58
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ КУРСУ «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» ТА ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ ЗАВДАНЬ (для студентів 3 курсу денної і 3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом підготовки 6.050701 «Електротехніка та електротехнології») ХАРКІВ ХНАМГ 2007

«ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ КУРСУ

laquoЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІraquo

ТА ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ ЗАВДАНЬ

(для студентів 3 курсу денної і 3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом підготовки

6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

ХАРКІВ ХНАМГ 2007

2

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo і виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo) Харк нац акад

міськ госп-ва уклад Г А Сендерович О М Довгалюк Д М Калюжний ndash Х

ХНАМГ 2007 ndash 57 с

Укладачі доц ктн Г А Сендерович

доц ктн ОМ Довгалюк

доц ктн ДМ Калюжний

Рецензент проф дтн В Г Ягуп

Рекомендовано кафедрою laquoЕлектропостачання містraquo

протокол 3 від 27 жовтня 2006 р

3

ЗМІСТ

1 Загальні вказівки 3

2 Робоча програма й методичні вказівки до тем курсу 5

Тема 1 Вступ 5

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній електричних мереж 6

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної системи 8

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж 11

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж 14

Тема 6 Основні дані про електричні системи й режими їхньої роботи 18

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних системах 21

Тема 8 Особливі режими електричних систем 23

3 Контрольні завдання 24

Контрольне завдання 1 24

Контрольне завдання 2 25

4 Вказівки до виконання контрольних завдань 29

41 Вибір вихідних даних 29

42 Вказівки до виконання контрольного завдання 1 29

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2 39

Додатки 53

Список літератури 57

4

1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

У курсі ldquoЕлектричні системи та мережіrdquo вивчають основи техніко-економічних й електричних розрахунків електричних систем і мереж принципи їхньої побудови й проектування використання при розрахунках ЕОМ наводяться відомості про роботу електричних мереж

Мета викладання дисципліни ndash прищепити студентам знання основних принципів на яких ґрунтується розвиток електричних систем і мереж формування уявлень про основні проблеми в електроенергетичному будівництві і способах їхнього вирішення

Завдання вивчення дисципліни створення в інженерів-електроенергетиків системи знань про методологічні основи аналізу режимів і проектування електричних мереж електропостачання закріплення теоретичних знань і вироблення навичок їхнього застосування при виконанні розрахунків з даної дисципліни й інших курсах а також у практичній інженерній діяльності

Для студентів-заочників передбачені наступні форми вивчення матеріалу з курсу самостійна робота над літературою відповідно до викладеної нижче програми й методичних вказівок до неї відповіді на запитання для самоперевірки виконання двох контрольних завдань і курсового проекту слухання лекцій з основних питань курсу в період установочної сесії і виконання лабораторних робіт

При самостійному вивченні курсу необхідно попередньо ознайомитися з робочою програмою та методичними вказівками до кожної теми Після вивчення теми треба відповісти на запитання для самоперевірки Вивчення матеріалу слід закріпити вирішенням і розбором прикладів що є в рекомендованій літературі Вирішення завдань ndash важливий метод засвоєння і закріплення навчального матеріалу З цією метою складено і контрольні завдання наведені в цих методичних указівках

Відповідно до навчального плану для вивчення курсу відводиться два семестри в першому ndash студенти повинні вивчити теми 1-5 робочої програми й виконати дві контрольних роботи в другому ndash вивчити теми 6-8 і виконати курсовий проект

Знання студентів контролюються за результатами виконання контрольних і лабораторних робіт і складання заліку в першому семестрі й результатом виконання курсового проекту й складання іспиту в другому семестрі

Методичні вказівки є уточненим і доповненим перевиданням bdquoМетодичних вказівок до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи та мережіraquo Укладачі Сендерович ГА Довгалюк ОМ - Харків ХДАМГ 2001- 58 сrdquo

5

2 РОБОЧА ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ

Тема 1 Вступ

Загальні завдання електроенергетики і її особливості як галузі народного

господарства

Класифікація енергетичних й електричних систем і електричних мереж

Номінальні напруги мереж трифазного струму Завдання аналізу розрахунків і

проектування електричних систем і мереж

Система математичних позначень

Література [1 с12-22 2 с19-24 5 с48-51 4 с3-6 910]

Методичні вказівки Ознайомитися з основними поняттями термінами

визначеннями що застосовуються у спеціальній літературі Важливо засвоїти

номінальні напруги генераторів мереж приймачів первинних і вторинних

обмоток трансформаторів памятати що розрахунки електромереж повинні

відповідати надійності й економічності електропостачання якості

електроенергії Для кращого розуміння курсу необхідно ознайомитися із

системою математичних позначень

Запитання до самоперевірки

1 Що таке енергетична система електрична система електрична

мережа

2 Призначення електричних мереж вимоги що ставляться до них

3 Чим викликане прагнення обєднати окремі енергосистеми на

паралельну роботу

4 Що така номінальна напруга

5 Яка відмінність між номінальними напругами генераторів

електричних мереж і приймачів первинних і вторинних обмоток підвищуючих

і понижуючих трансформаторів

6 Що таке максимальна робоча напруга

7 Що дають результати розрахунку електричної мережі

6

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній

електричних мереж

Загальна характеристика повітряних ліній (ПЛ) їх конструктивних

елементів і умов роботи Основні відомості про матеріали конструкції і області

застосування проводів різних марок ДСТУ 839-80 на проводи неізольовані для

ліній електропередачі Короткі відомості про основну лінійну арматуру й

ізолятори Матеріали основні типи й конструкції опор ПЛ та їх фундаментів

Загальна характеристика кабельних ліній (КЛ) області їхнього

застосування і умов роботи Основні дані про кабелі з вязким просоченням

ізоляції масло - і газонаповнені кабелі у трубах і тп Короткі відомості про

арматуру й конструкції КЛ

Основні дані про конструкції внутрішніх електричних мереж

струмопроводи прокладка кабелів проводи і шнури способи їхньої прокладки

всередині будинків

Стандартизація параметрів обладнання ліній електропередачі

Режим нейтралі його звязок з безпекою обслуговування

безперебійністю електропостачання надійністю роботи й економічністю

електроустановки

Електричні мережі напругою до 1000В із глухозаземленою та

ізольованою нейтраллю

Електричні мережі напругою вище 1000В з ізольованою компенсованою

та глухозаземленою нейтраллю Ефективне заземлення нейтралі

Література [1 с 23-53 5 с 51-59 4 с 6-9 ]

Методичні вказівки Необхідно вивчити області застосування

електричних мереж різних конструкцій повітряні кабельні внутрішні мережі

знати матеріали що застосовуються для виготовлення струмоведучих частин

проводів і кабелів Потім приступити до вивчення обладнання ПЛ і КЛ При

7

вивченні конструктивного виконання електричних мереж необхідно засвоїти

переваги й недоліки ПЛ і КЛ головні конструктивні елементи ПЛ проводи й

троси ізолятори (звернути увагу на старе і нове їх позначення) опори лінійну

арматуру знати розташування проводів і тросів на опорах матеріали опор і

фундаментів

При вивченні кабельних ліній треба засвоїти способи їх прокладки

влаштування зєднань та арматури

Відповідно до ПУЕ електроустановки бувають

- напругою вище 1000В в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

- напругою вище 1000В в мережах з ізольованою нейтраллю або

заземленою через дугогасні реактори нейтраллю

- напругою до 1000В із глухозаземленою нейтраллю

- напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю

Необхідно засвоїти переваги й недоліки зазначених вище режимів

нейтралі

Запитання для самоперевірки

1 В яких випадках застосовують повітряні й кабельні лінії

2 Назвіть струмопровідні матеріали їх основні характеристики та

область застосування

3 Конструктивне виконання неізольованих алюмінієвих і

сталеалюмінієвих проводів кабелів ізольованих проводів різних марок

4 Основні конструктивні елементи повітряних і кабельних ліній

5 Перерахуйте матеріали й типи опор ПЛ вкажіть область їх

застосування

6 Транспозиція проводів Призначення Схема

7 Вібрація і ldquoпляскаrdquo проводів

8 Зобразіть ізолятори що використовуються на ПЛ дайте пояснення

щодо їх конструкції

9 Перерахуйте основну лінейну арматуру Поясніть конструктивне

виконання підтримуючих і затяжних затискачів

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 2: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

2

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo і виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo) Харк нац акад

міськ госп-ва уклад Г А Сендерович О М Довгалюк Д М Калюжний ndash Х

ХНАМГ 2007 ndash 57 с

Укладачі доц ктн Г А Сендерович

доц ктн ОМ Довгалюк

доц ктн ДМ Калюжний

Рецензент проф дтн В Г Ягуп

Рекомендовано кафедрою laquoЕлектропостачання містraquo

протокол 3 від 27 жовтня 2006 р

3

ЗМІСТ

1 Загальні вказівки 3

2 Робоча програма й методичні вказівки до тем курсу 5

Тема 1 Вступ 5

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній електричних мереж 6

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної системи 8

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж 11

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж 14

Тема 6 Основні дані про електричні системи й режими їхньої роботи 18

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних системах 21

Тема 8 Особливі режими електричних систем 23

3 Контрольні завдання 24

Контрольне завдання 1 24

Контрольне завдання 2 25

4 Вказівки до виконання контрольних завдань 29

41 Вибір вихідних даних 29

42 Вказівки до виконання контрольного завдання 1 29

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2 39

Додатки 53

Список літератури 57

4

1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

У курсі ldquoЕлектричні системи та мережіrdquo вивчають основи техніко-економічних й електричних розрахунків електричних систем і мереж принципи їхньої побудови й проектування використання при розрахунках ЕОМ наводяться відомості про роботу електричних мереж

Мета викладання дисципліни ndash прищепити студентам знання основних принципів на яких ґрунтується розвиток електричних систем і мереж формування уявлень про основні проблеми в електроенергетичному будівництві і способах їхнього вирішення

Завдання вивчення дисципліни створення в інженерів-електроенергетиків системи знань про методологічні основи аналізу режимів і проектування електричних мереж електропостачання закріплення теоретичних знань і вироблення навичок їхнього застосування при виконанні розрахунків з даної дисципліни й інших курсах а також у практичній інженерній діяльності

Для студентів-заочників передбачені наступні форми вивчення матеріалу з курсу самостійна робота над літературою відповідно до викладеної нижче програми й методичних вказівок до неї відповіді на запитання для самоперевірки виконання двох контрольних завдань і курсового проекту слухання лекцій з основних питань курсу в період установочної сесії і виконання лабораторних робіт

При самостійному вивченні курсу необхідно попередньо ознайомитися з робочою програмою та методичними вказівками до кожної теми Після вивчення теми треба відповісти на запитання для самоперевірки Вивчення матеріалу слід закріпити вирішенням і розбором прикладів що є в рекомендованій літературі Вирішення завдань ndash важливий метод засвоєння і закріплення навчального матеріалу З цією метою складено і контрольні завдання наведені в цих методичних указівках

Відповідно до навчального плану для вивчення курсу відводиться два семестри в першому ndash студенти повинні вивчити теми 1-5 робочої програми й виконати дві контрольних роботи в другому ndash вивчити теми 6-8 і виконати курсовий проект

Знання студентів контролюються за результатами виконання контрольних і лабораторних робіт і складання заліку в першому семестрі й результатом виконання курсового проекту й складання іспиту в другому семестрі

Методичні вказівки є уточненим і доповненим перевиданням bdquoМетодичних вказівок до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи та мережіraquo Укладачі Сендерович ГА Довгалюк ОМ - Харків ХДАМГ 2001- 58 сrdquo

5

2 РОБОЧА ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ

Тема 1 Вступ

Загальні завдання електроенергетики і її особливості як галузі народного

господарства

Класифікація енергетичних й електричних систем і електричних мереж

Номінальні напруги мереж трифазного струму Завдання аналізу розрахунків і

проектування електричних систем і мереж

Система математичних позначень

Література [1 с12-22 2 с19-24 5 с48-51 4 с3-6 910]

Методичні вказівки Ознайомитися з основними поняттями термінами

визначеннями що застосовуються у спеціальній літературі Важливо засвоїти

номінальні напруги генераторів мереж приймачів первинних і вторинних

обмоток трансформаторів памятати що розрахунки електромереж повинні

відповідати надійності й економічності електропостачання якості

електроенергії Для кращого розуміння курсу необхідно ознайомитися із

системою математичних позначень

Запитання до самоперевірки

1 Що таке енергетична система електрична система електрична

мережа

2 Призначення електричних мереж вимоги що ставляться до них

3 Чим викликане прагнення обєднати окремі енергосистеми на

паралельну роботу

4 Що така номінальна напруга

5 Яка відмінність між номінальними напругами генераторів

електричних мереж і приймачів первинних і вторинних обмоток підвищуючих

і понижуючих трансформаторів

6 Що таке максимальна робоча напруга

7 Що дають результати розрахунку електричної мережі

6

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній

електричних мереж

Загальна характеристика повітряних ліній (ПЛ) їх конструктивних

елементів і умов роботи Основні відомості про матеріали конструкції і області

застосування проводів різних марок ДСТУ 839-80 на проводи неізольовані для

ліній електропередачі Короткі відомості про основну лінійну арматуру й

ізолятори Матеріали основні типи й конструкції опор ПЛ та їх фундаментів

Загальна характеристика кабельних ліній (КЛ) області їхнього

застосування і умов роботи Основні дані про кабелі з вязким просоченням

ізоляції масло - і газонаповнені кабелі у трубах і тп Короткі відомості про

арматуру й конструкції КЛ

Основні дані про конструкції внутрішніх електричних мереж

струмопроводи прокладка кабелів проводи і шнури способи їхньої прокладки

всередині будинків

Стандартизація параметрів обладнання ліній електропередачі

Режим нейтралі його звязок з безпекою обслуговування

безперебійністю електропостачання надійністю роботи й економічністю

електроустановки

Електричні мережі напругою до 1000В із глухозаземленою та

ізольованою нейтраллю

Електричні мережі напругою вище 1000В з ізольованою компенсованою

та глухозаземленою нейтраллю Ефективне заземлення нейтралі

Література [1 с 23-53 5 с 51-59 4 с 6-9 ]

Методичні вказівки Необхідно вивчити області застосування

електричних мереж різних конструкцій повітряні кабельні внутрішні мережі

знати матеріали що застосовуються для виготовлення струмоведучих частин

проводів і кабелів Потім приступити до вивчення обладнання ПЛ і КЛ При

7

вивченні конструктивного виконання електричних мереж необхідно засвоїти

переваги й недоліки ПЛ і КЛ головні конструктивні елементи ПЛ проводи й

троси ізолятори (звернути увагу на старе і нове їх позначення) опори лінійну

арматуру знати розташування проводів і тросів на опорах матеріали опор і

фундаментів

При вивченні кабельних ліній треба засвоїти способи їх прокладки

влаштування зєднань та арматури

Відповідно до ПУЕ електроустановки бувають

- напругою вище 1000В в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

- напругою вище 1000В в мережах з ізольованою нейтраллю або

заземленою через дугогасні реактори нейтраллю

- напругою до 1000В із глухозаземленою нейтраллю

- напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю

Необхідно засвоїти переваги й недоліки зазначених вище режимів

нейтралі

Запитання для самоперевірки

1 В яких випадках застосовують повітряні й кабельні лінії

2 Назвіть струмопровідні матеріали їх основні характеристики та

область застосування

3 Конструктивне виконання неізольованих алюмінієвих і

сталеалюмінієвих проводів кабелів ізольованих проводів різних марок

4 Основні конструктивні елементи повітряних і кабельних ліній

5 Перерахуйте матеріали й типи опор ПЛ вкажіть область їх

застосування

6 Транспозиція проводів Призначення Схема

7 Вібрація і ldquoпляскаrdquo проводів

8 Зобразіть ізолятори що використовуються на ПЛ дайте пояснення

щодо їх конструкції

9 Перерахуйте основну лінейну арматуру Поясніть конструктивне

виконання підтримуючих і затяжних затискачів

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 3: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

3

ЗМІСТ

1 Загальні вказівки 3

2 Робоча програма й методичні вказівки до тем курсу 5

Тема 1 Вступ 5

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній електричних мереж 6

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної системи 8

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж 11

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж 14

Тема 6 Основні дані про електричні системи й режими їхньої роботи 18

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних системах 21

Тема 8 Особливі режими електричних систем 23

3 Контрольні завдання 24

Контрольне завдання 1 24

Контрольне завдання 2 25

4 Вказівки до виконання контрольних завдань 29

41 Вибір вихідних даних 29

42 Вказівки до виконання контрольного завдання 1 29

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2 39

Додатки 53

Список літератури 57

4

1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

У курсі ldquoЕлектричні системи та мережіrdquo вивчають основи техніко-економічних й електричних розрахунків електричних систем і мереж принципи їхньої побудови й проектування використання при розрахунках ЕОМ наводяться відомості про роботу електричних мереж

Мета викладання дисципліни ndash прищепити студентам знання основних принципів на яких ґрунтується розвиток електричних систем і мереж формування уявлень про основні проблеми в електроенергетичному будівництві і способах їхнього вирішення

Завдання вивчення дисципліни створення в інженерів-електроенергетиків системи знань про методологічні основи аналізу режимів і проектування електричних мереж електропостачання закріплення теоретичних знань і вироблення навичок їхнього застосування при виконанні розрахунків з даної дисципліни й інших курсах а також у практичній інженерній діяльності

Для студентів-заочників передбачені наступні форми вивчення матеріалу з курсу самостійна робота над літературою відповідно до викладеної нижче програми й методичних вказівок до неї відповіді на запитання для самоперевірки виконання двох контрольних завдань і курсового проекту слухання лекцій з основних питань курсу в період установочної сесії і виконання лабораторних робіт

При самостійному вивченні курсу необхідно попередньо ознайомитися з робочою програмою та методичними вказівками до кожної теми Після вивчення теми треба відповісти на запитання для самоперевірки Вивчення матеріалу слід закріпити вирішенням і розбором прикладів що є в рекомендованій літературі Вирішення завдань ndash важливий метод засвоєння і закріплення навчального матеріалу З цією метою складено і контрольні завдання наведені в цих методичних указівках

Відповідно до навчального плану для вивчення курсу відводиться два семестри в першому ndash студенти повинні вивчити теми 1-5 робочої програми й виконати дві контрольних роботи в другому ndash вивчити теми 6-8 і виконати курсовий проект

Знання студентів контролюються за результатами виконання контрольних і лабораторних робіт і складання заліку в першому семестрі й результатом виконання курсового проекту й складання іспиту в другому семестрі

Методичні вказівки є уточненим і доповненим перевиданням bdquoМетодичних вказівок до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи та мережіraquo Укладачі Сендерович ГА Довгалюк ОМ - Харків ХДАМГ 2001- 58 сrdquo

5

2 РОБОЧА ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ

Тема 1 Вступ

Загальні завдання електроенергетики і її особливості як галузі народного

господарства

Класифікація енергетичних й електричних систем і електричних мереж

Номінальні напруги мереж трифазного струму Завдання аналізу розрахунків і

проектування електричних систем і мереж

Система математичних позначень

Література [1 с12-22 2 с19-24 5 с48-51 4 с3-6 910]

Методичні вказівки Ознайомитися з основними поняттями термінами

визначеннями що застосовуються у спеціальній літературі Важливо засвоїти

номінальні напруги генераторів мереж приймачів первинних і вторинних

обмоток трансформаторів памятати що розрахунки електромереж повинні

відповідати надійності й економічності електропостачання якості

електроенергії Для кращого розуміння курсу необхідно ознайомитися із

системою математичних позначень

Запитання до самоперевірки

1 Що таке енергетична система електрична система електрична

мережа

2 Призначення електричних мереж вимоги що ставляться до них

3 Чим викликане прагнення обєднати окремі енергосистеми на

паралельну роботу

4 Що така номінальна напруга

5 Яка відмінність між номінальними напругами генераторів

електричних мереж і приймачів первинних і вторинних обмоток підвищуючих

і понижуючих трансформаторів

6 Що таке максимальна робоча напруга

7 Що дають результати розрахунку електричної мережі

6

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній

електричних мереж

Загальна характеристика повітряних ліній (ПЛ) їх конструктивних

елементів і умов роботи Основні відомості про матеріали конструкції і області

застосування проводів різних марок ДСТУ 839-80 на проводи неізольовані для

ліній електропередачі Короткі відомості про основну лінійну арматуру й

ізолятори Матеріали основні типи й конструкції опор ПЛ та їх фундаментів

Загальна характеристика кабельних ліній (КЛ) області їхнього

застосування і умов роботи Основні дані про кабелі з вязким просоченням

ізоляції масло - і газонаповнені кабелі у трубах і тп Короткі відомості про

арматуру й конструкції КЛ

Основні дані про конструкції внутрішніх електричних мереж

струмопроводи прокладка кабелів проводи і шнури способи їхньої прокладки

всередині будинків

Стандартизація параметрів обладнання ліній електропередачі

Режим нейтралі його звязок з безпекою обслуговування

безперебійністю електропостачання надійністю роботи й економічністю

електроустановки

Електричні мережі напругою до 1000В із глухозаземленою та

ізольованою нейтраллю

Електричні мережі напругою вище 1000В з ізольованою компенсованою

та глухозаземленою нейтраллю Ефективне заземлення нейтралі

Література [1 с 23-53 5 с 51-59 4 с 6-9 ]

Методичні вказівки Необхідно вивчити області застосування

електричних мереж різних конструкцій повітряні кабельні внутрішні мережі

знати матеріали що застосовуються для виготовлення струмоведучих частин

проводів і кабелів Потім приступити до вивчення обладнання ПЛ і КЛ При

7

вивченні конструктивного виконання електричних мереж необхідно засвоїти

переваги й недоліки ПЛ і КЛ головні конструктивні елементи ПЛ проводи й

троси ізолятори (звернути увагу на старе і нове їх позначення) опори лінійну

арматуру знати розташування проводів і тросів на опорах матеріали опор і

фундаментів

При вивченні кабельних ліній треба засвоїти способи їх прокладки

влаштування зєднань та арматури

Відповідно до ПУЕ електроустановки бувають

- напругою вище 1000В в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

- напругою вище 1000В в мережах з ізольованою нейтраллю або

заземленою через дугогасні реактори нейтраллю

- напругою до 1000В із глухозаземленою нейтраллю

- напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю

Необхідно засвоїти переваги й недоліки зазначених вище режимів

нейтралі

Запитання для самоперевірки

1 В яких випадках застосовують повітряні й кабельні лінії

2 Назвіть струмопровідні матеріали їх основні характеристики та

область застосування

3 Конструктивне виконання неізольованих алюмінієвих і

сталеалюмінієвих проводів кабелів ізольованих проводів різних марок

4 Основні конструктивні елементи повітряних і кабельних ліній

5 Перерахуйте матеріали й типи опор ПЛ вкажіть область їх

застосування

6 Транспозиція проводів Призначення Схема

7 Вібрація і ldquoпляскаrdquo проводів

8 Зобразіть ізолятори що використовуються на ПЛ дайте пояснення

щодо їх конструкції

9 Перерахуйте основну лінейну арматуру Поясніть конструктивне

виконання підтримуючих і затяжних затискачів

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 4: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

4

1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

У курсі ldquoЕлектричні системи та мережіrdquo вивчають основи техніко-економічних й електричних розрахунків електричних систем і мереж принципи їхньої побудови й проектування використання при розрахунках ЕОМ наводяться відомості про роботу електричних мереж

Мета викладання дисципліни ndash прищепити студентам знання основних принципів на яких ґрунтується розвиток електричних систем і мереж формування уявлень про основні проблеми в електроенергетичному будівництві і способах їхнього вирішення

Завдання вивчення дисципліни створення в інженерів-електроенергетиків системи знань про методологічні основи аналізу режимів і проектування електричних мереж електропостачання закріплення теоретичних знань і вироблення навичок їхнього застосування при виконанні розрахунків з даної дисципліни й інших курсах а також у практичній інженерній діяльності

Для студентів-заочників передбачені наступні форми вивчення матеріалу з курсу самостійна робота над літературою відповідно до викладеної нижче програми й методичних вказівок до неї відповіді на запитання для самоперевірки виконання двох контрольних завдань і курсового проекту слухання лекцій з основних питань курсу в період установочної сесії і виконання лабораторних робіт

При самостійному вивченні курсу необхідно попередньо ознайомитися з робочою програмою та методичними вказівками до кожної теми Після вивчення теми треба відповісти на запитання для самоперевірки Вивчення матеріалу слід закріпити вирішенням і розбором прикладів що є в рекомендованій літературі Вирішення завдань ndash важливий метод засвоєння і закріплення навчального матеріалу З цією метою складено і контрольні завдання наведені в цих методичних указівках

Відповідно до навчального плану для вивчення курсу відводиться два семестри в першому ndash студенти повинні вивчити теми 1-5 робочої програми й виконати дві контрольних роботи в другому ndash вивчити теми 6-8 і виконати курсовий проект

Знання студентів контролюються за результатами виконання контрольних і лабораторних робіт і складання заліку в першому семестрі й результатом виконання курсового проекту й складання іспиту в другому семестрі

Методичні вказівки є уточненим і доповненим перевиданням bdquoМетодичних вказівок до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи та мережіraquo Укладачі Сендерович ГА Довгалюк ОМ - Харків ХДАМГ 2001- 58 сrdquo

5

2 РОБОЧА ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ

Тема 1 Вступ

Загальні завдання електроенергетики і її особливості як галузі народного

господарства

Класифікація енергетичних й електричних систем і електричних мереж

Номінальні напруги мереж трифазного струму Завдання аналізу розрахунків і

проектування електричних систем і мереж

Система математичних позначень

Література [1 с12-22 2 с19-24 5 с48-51 4 с3-6 910]

Методичні вказівки Ознайомитися з основними поняттями термінами

визначеннями що застосовуються у спеціальній літературі Важливо засвоїти

номінальні напруги генераторів мереж приймачів первинних і вторинних

обмоток трансформаторів памятати що розрахунки електромереж повинні

відповідати надійності й економічності електропостачання якості

електроенергії Для кращого розуміння курсу необхідно ознайомитися із

системою математичних позначень

Запитання до самоперевірки

1 Що таке енергетична система електрична система електрична

мережа

2 Призначення електричних мереж вимоги що ставляться до них

3 Чим викликане прагнення обєднати окремі енергосистеми на

паралельну роботу

4 Що така номінальна напруга

5 Яка відмінність між номінальними напругами генераторів

електричних мереж і приймачів первинних і вторинних обмоток підвищуючих

і понижуючих трансформаторів

6 Що таке максимальна робоча напруга

7 Що дають результати розрахунку електричної мережі

6

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній

електричних мереж

Загальна характеристика повітряних ліній (ПЛ) їх конструктивних

елементів і умов роботи Основні відомості про матеріали конструкції і області

застосування проводів різних марок ДСТУ 839-80 на проводи неізольовані для

ліній електропередачі Короткі відомості про основну лінійну арматуру й

ізолятори Матеріали основні типи й конструкції опор ПЛ та їх фундаментів

Загальна характеристика кабельних ліній (КЛ) області їхнього

застосування і умов роботи Основні дані про кабелі з вязким просоченням

ізоляції масло - і газонаповнені кабелі у трубах і тп Короткі відомості про

арматуру й конструкції КЛ

Основні дані про конструкції внутрішніх електричних мереж

струмопроводи прокладка кабелів проводи і шнури способи їхньої прокладки

всередині будинків

Стандартизація параметрів обладнання ліній електропередачі

Режим нейтралі його звязок з безпекою обслуговування

безперебійністю електропостачання надійністю роботи й економічністю

електроустановки

Електричні мережі напругою до 1000В із глухозаземленою та

ізольованою нейтраллю

Електричні мережі напругою вище 1000В з ізольованою компенсованою

та глухозаземленою нейтраллю Ефективне заземлення нейтралі

Література [1 с 23-53 5 с 51-59 4 с 6-9 ]

Методичні вказівки Необхідно вивчити області застосування

електричних мереж різних конструкцій повітряні кабельні внутрішні мережі

знати матеріали що застосовуються для виготовлення струмоведучих частин

проводів і кабелів Потім приступити до вивчення обладнання ПЛ і КЛ При

7

вивченні конструктивного виконання електричних мереж необхідно засвоїти

переваги й недоліки ПЛ і КЛ головні конструктивні елементи ПЛ проводи й

троси ізолятори (звернути увагу на старе і нове їх позначення) опори лінійну

арматуру знати розташування проводів і тросів на опорах матеріали опор і

фундаментів

При вивченні кабельних ліній треба засвоїти способи їх прокладки

влаштування зєднань та арматури

Відповідно до ПУЕ електроустановки бувають

- напругою вище 1000В в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

- напругою вище 1000В в мережах з ізольованою нейтраллю або

заземленою через дугогасні реактори нейтраллю

- напругою до 1000В із глухозаземленою нейтраллю

- напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю

Необхідно засвоїти переваги й недоліки зазначених вище режимів

нейтралі

Запитання для самоперевірки

1 В яких випадках застосовують повітряні й кабельні лінії

2 Назвіть струмопровідні матеріали їх основні характеристики та

область застосування

3 Конструктивне виконання неізольованих алюмінієвих і

сталеалюмінієвих проводів кабелів ізольованих проводів різних марок

4 Основні конструктивні елементи повітряних і кабельних ліній

5 Перерахуйте матеріали й типи опор ПЛ вкажіть область їх

застосування

6 Транспозиція проводів Призначення Схема

7 Вібрація і ldquoпляскаrdquo проводів

8 Зобразіть ізолятори що використовуються на ПЛ дайте пояснення

щодо їх конструкції

9 Перерахуйте основну лінейну арматуру Поясніть конструктивне

виконання підтримуючих і затяжних затискачів

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 5: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

5

2 РОБОЧА ПРОГРАМА ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ТЕМ КУРСУ

Тема 1 Вступ

Загальні завдання електроенергетики і її особливості як галузі народного

господарства

Класифікація енергетичних й електричних систем і електричних мереж

Номінальні напруги мереж трифазного струму Завдання аналізу розрахунків і

проектування електричних систем і мереж

Система математичних позначень

Література [1 с12-22 2 с19-24 5 с48-51 4 с3-6 910]

Методичні вказівки Ознайомитися з основними поняттями термінами

визначеннями що застосовуються у спеціальній літературі Важливо засвоїти

номінальні напруги генераторів мереж приймачів первинних і вторинних

обмоток трансформаторів памятати що розрахунки електромереж повинні

відповідати надійності й економічності електропостачання якості

електроенергії Для кращого розуміння курсу необхідно ознайомитися із

системою математичних позначень

Запитання до самоперевірки

1 Що таке енергетична система електрична система електрична

мережа

2 Призначення електричних мереж вимоги що ставляться до них

3 Чим викликане прагнення обєднати окремі енергосистеми на

паралельну роботу

4 Що така номінальна напруга

5 Яка відмінність між номінальними напругами генераторів

електричних мереж і приймачів первинних і вторинних обмоток підвищуючих

і понижуючих трансформаторів

6 Що таке максимальна робоча напруга

7 Що дають результати розрахунку електричної мережі

6

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній

електричних мереж

Загальна характеристика повітряних ліній (ПЛ) їх конструктивних

елементів і умов роботи Основні відомості про матеріали конструкції і області

застосування проводів різних марок ДСТУ 839-80 на проводи неізольовані для

ліній електропередачі Короткі відомості про основну лінійну арматуру й

ізолятори Матеріали основні типи й конструкції опор ПЛ та їх фундаментів

Загальна характеристика кабельних ліній (КЛ) області їхнього

застосування і умов роботи Основні дані про кабелі з вязким просоченням

ізоляції масло - і газонаповнені кабелі у трубах і тп Короткі відомості про

арматуру й конструкції КЛ

Основні дані про конструкції внутрішніх електричних мереж

струмопроводи прокладка кабелів проводи і шнури способи їхньої прокладки

всередині будинків

Стандартизація параметрів обладнання ліній електропередачі

Режим нейтралі його звязок з безпекою обслуговування

безперебійністю електропостачання надійністю роботи й економічністю

електроустановки

Електричні мережі напругою до 1000В із глухозаземленою та

ізольованою нейтраллю

Електричні мережі напругою вище 1000В з ізольованою компенсованою

та глухозаземленою нейтраллю Ефективне заземлення нейтралі

Література [1 с 23-53 5 с 51-59 4 с 6-9 ]

Методичні вказівки Необхідно вивчити області застосування

електричних мереж різних конструкцій повітряні кабельні внутрішні мережі

знати матеріали що застосовуються для виготовлення струмоведучих частин

проводів і кабелів Потім приступити до вивчення обладнання ПЛ і КЛ При

7

вивченні конструктивного виконання електричних мереж необхідно засвоїти

переваги й недоліки ПЛ і КЛ головні конструктивні елементи ПЛ проводи й

троси ізолятори (звернути увагу на старе і нове їх позначення) опори лінійну

арматуру знати розташування проводів і тросів на опорах матеріали опор і

фундаментів

При вивченні кабельних ліній треба засвоїти способи їх прокладки

влаштування зєднань та арматури

Відповідно до ПУЕ електроустановки бувають

- напругою вище 1000В в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

- напругою вище 1000В в мережах з ізольованою нейтраллю або

заземленою через дугогасні реактори нейтраллю

- напругою до 1000В із глухозаземленою нейтраллю

- напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю

Необхідно засвоїти переваги й недоліки зазначених вище режимів

нейтралі

Запитання для самоперевірки

1 В яких випадках застосовують повітряні й кабельні лінії

2 Назвіть струмопровідні матеріали їх основні характеристики та

область застосування

3 Конструктивне виконання неізольованих алюмінієвих і

сталеалюмінієвих проводів кабелів ізольованих проводів різних марок

4 Основні конструктивні елементи повітряних і кабельних ліній

5 Перерахуйте матеріали й типи опор ПЛ вкажіть область їх

застосування

6 Транспозиція проводів Призначення Схема

7 Вібрація і ldquoпляскаrdquo проводів

8 Зобразіть ізолятори що використовуються на ПЛ дайте пояснення

щодо їх конструкції

9 Перерахуйте основну лінейну арматуру Поясніть конструктивне

виконання підтримуючих і затяжних затискачів

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 6: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

6

Тема 2 Умови роботи й конструктивне виконання ліній

електричних мереж

Загальна характеристика повітряних ліній (ПЛ) їх конструктивних

елементів і умов роботи Основні відомості про матеріали конструкції і області

застосування проводів різних марок ДСТУ 839-80 на проводи неізольовані для

ліній електропередачі Короткі відомості про основну лінійну арматуру й

ізолятори Матеріали основні типи й конструкції опор ПЛ та їх фундаментів

Загальна характеристика кабельних ліній (КЛ) області їхнього

застосування і умов роботи Основні дані про кабелі з вязким просоченням

ізоляції масло - і газонаповнені кабелі у трубах і тп Короткі відомості про

арматуру й конструкції КЛ

Основні дані про конструкції внутрішніх електричних мереж

струмопроводи прокладка кабелів проводи і шнури способи їхньої прокладки

всередині будинків

Стандартизація параметрів обладнання ліній електропередачі

Режим нейтралі його звязок з безпекою обслуговування

безперебійністю електропостачання надійністю роботи й економічністю

електроустановки

Електричні мережі напругою до 1000В із глухозаземленою та

ізольованою нейтраллю

Електричні мережі напругою вище 1000В з ізольованою компенсованою

та глухозаземленою нейтраллю Ефективне заземлення нейтралі

Література [1 с 23-53 5 с 51-59 4 с 6-9 ]

Методичні вказівки Необхідно вивчити області застосування

електричних мереж різних конструкцій повітряні кабельні внутрішні мережі

знати матеріали що застосовуються для виготовлення струмоведучих частин

проводів і кабелів Потім приступити до вивчення обладнання ПЛ і КЛ При

7

вивченні конструктивного виконання електричних мереж необхідно засвоїти

переваги й недоліки ПЛ і КЛ головні конструктивні елементи ПЛ проводи й

троси ізолятори (звернути увагу на старе і нове їх позначення) опори лінійну

арматуру знати розташування проводів і тросів на опорах матеріали опор і

фундаментів

При вивченні кабельних ліній треба засвоїти способи їх прокладки

влаштування зєднань та арматури

Відповідно до ПУЕ електроустановки бувають

- напругою вище 1000В в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

- напругою вище 1000В в мережах з ізольованою нейтраллю або

заземленою через дугогасні реактори нейтраллю

- напругою до 1000В із глухозаземленою нейтраллю

- напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю

Необхідно засвоїти переваги й недоліки зазначених вище режимів

нейтралі

Запитання для самоперевірки

1 В яких випадках застосовують повітряні й кабельні лінії

2 Назвіть струмопровідні матеріали їх основні характеристики та

область застосування

3 Конструктивне виконання неізольованих алюмінієвих і

сталеалюмінієвих проводів кабелів ізольованих проводів різних марок

4 Основні конструктивні елементи повітряних і кабельних ліній

5 Перерахуйте матеріали й типи опор ПЛ вкажіть область їх

застосування

6 Транспозиція проводів Призначення Схема

7 Вібрація і ldquoпляскаrdquo проводів

8 Зобразіть ізолятори що використовуються на ПЛ дайте пояснення

щодо їх конструкції

9 Перерахуйте основну лінейну арматуру Поясніть конструктивне

виконання підтримуючих і затяжних затискачів

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 7: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

7

вивченні конструктивного виконання електричних мереж необхідно засвоїти

переваги й недоліки ПЛ і КЛ головні конструктивні елементи ПЛ проводи й

троси ізолятори (звернути увагу на старе і нове їх позначення) опори лінійну

арматуру знати розташування проводів і тросів на опорах матеріали опор і

фундаментів

При вивченні кабельних ліній треба засвоїти способи їх прокладки

влаштування зєднань та арматури

Відповідно до ПУЕ електроустановки бувають

- напругою вище 1000В в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

- напругою вище 1000В в мережах з ізольованою нейтраллю або

заземленою через дугогасні реактори нейтраллю

- напругою до 1000В із глухозаземленою нейтраллю

- напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю

Необхідно засвоїти переваги й недоліки зазначених вище режимів

нейтралі

Запитання для самоперевірки

1 В яких випадках застосовують повітряні й кабельні лінії

2 Назвіть струмопровідні матеріали їх основні характеристики та

область застосування

3 Конструктивне виконання неізольованих алюмінієвих і

сталеалюмінієвих проводів кабелів ізольованих проводів різних марок

4 Основні конструктивні елементи повітряних і кабельних ліній

5 Перерахуйте матеріали й типи опор ПЛ вкажіть область їх

застосування

6 Транспозиція проводів Призначення Схема

7 Вібрація і ldquoпляскаrdquo проводів

8 Зобразіть ізолятори що використовуються на ПЛ дайте пояснення

щодо їх конструкції

9 Перерахуйте основну лінейну арматуру Поясніть конструктивне

виконання підтримуючих і затяжних затискачів

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 8: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

8

10 Умови виникнення ожеледеутворення

11 Конструкція кабелів 6-10кВ Зобразіть переріз кабелю Поясніть

призначення елементів кабелю

12 Вкажіть основні способи прокладки кабельних ліній внутрішніх

проводок

13 Зобразіть і поясніть конструктивне виконання окінцювання та

зєднання кабелів

14 Накресліть схеми мережі для кожного з режимів нейтралі й дайте

пояснення

15 Побудуйте векторні діаграми струмів і напруг для мереж із

ізольованою або заземленою через дугогасні реактори нейтраллю і дайте

пояснення

16 Практичні значення ємкісного струму замикання на землю в

мережах 6-35 кВ

17 Граничні значення ємкісного струму замикання на землю в мережах

6-35кВ з ізольованою нейтраллю при яких ще забезпечується загасання дуги в

місці замикання

Тема 3 Характеристики й параметри елементів електричної

системи

Завдання розрахунків й аналізу передачі електроенергії по електричних

мережах Параметри режиму електричної мережі Основні рівняння що

визначають режим передачі електроенергії

Схеми заміщення повітряних і кабельних ліній Визначення параметрів

схем заміщення Втрати потужності на корону в повітряних лініях Лінії з

розщепленими проводами

Схеми заміщення дво - і триобмоточних трансформаторів й

автотрансформаторів Визначення параметрів схем заміщення трансформаторів

різних типів за каталожними даними

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 9: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

9

Статичні характеристики навантажень споживачів регулюючий ефект

навантаження Завдання навантаження при розрахунках режимів електричних

систем і мереж Представлення генераторів при розрахунках сталих режимів

Графіки навантажень вузлів електроенергетичних систем Основні групи

споживачів та їх типові графіки навантажень Розрахункові навантаження

електроспоживачів та їх характеристики Річний графік навантаження за

тривалістю Коефіцієнти що характеризують графік навантажень число годин

використання максимальної і встановленої потужності коефіцієнт участі

споживачів у максимумі навантаження коефіцієнт одночасності та ін Середні

й середньоквадратичні навантаження Дисперсія графіка навантажень

Статичні характеристики навантажень за напругою й частотою Подання

навантажень у розрахункових схемах електричних систем

Втрати потужності та енергії в елементах електричних мереж Втрати

потужності в лініях при зосереджених і розосереджених навантаженнях Втрати

потужності в трансформаторах різних типів Втрати енергії в лініях і

трансформаторах та їх визначення за графіками навантаження й годинами

найбільших втрат

Література [1 с 54-96 496-505 4 с 11-18 6 с 74-79]

Методичні вказівки Передача електроенергії по лінії електричної

мережі обумовлена поширенням електромагнітного поля в проводах і просторі

що їх оточує При вивченні даної теми слід усвідомити фізичний зміст усіх

параметрів що входять у рівняння довгої лінії

Трифазні мережі змінного струму практично симетричні тому опори

модулі струмів напруг й ЕРС у кожній фазі такої мережі однакові і розрахунки

ведуть для однієї фази за однолінійною схемою

Схеми заміщення ліній і трансформаторів приймають спрощеними для

зручності розрахунку однак вони відбивають фізичні процеси що

відбуваються при передачі електроенергії Важливо розібратися з фізичною

сутністю активних і реактивних опорів і провідністю схем заміщення ліній і

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 10: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

10

трансформаторів

При складанні розрахункової схеми заміщення мережі що складається з

елементів різних номінальних напруг параметри всіх елементів мережі треба

приводити до однієї базисної напруги При цьому провідності ліній і

трансформаторів зручно подавати у вигляді відборів потужності рівних

втратам потужності в цих провідностях

При вивченні статичних характеристик навантаження звернути увагу на

їхній вплив на сталий режим через регулюючий ефект навантаження

Позитивний регулюючий ефект навантаження відповідає негативному

зворотному звязку й стабілізує параметри режиму системи Негативний ефект

здійснює зворотній вплив

Для живильної мережі найбільш точним є задання навантажень

постійної потужності Для розподільних мереж UНОМ le 35 кВ звичайно

навантаження задають постійним струмом або що те саме постійною

потужністю при U = UНОМ

У центрах живлення генерацію звичайно задають при постійній напрузі

за модулем та фазою (UГ = const δГ = const) При цьому центр живлення є

базисним за напругою і балансуючим за активною і реактивною потужностям

Важливо усвідомити чим обумовлені втрати активної й реактивної

потужності в лініях електропередач трансформаторах та інших елементах

електричної мережі знати основні формули для розрахунку втрат потужності в

елементах мережі Після цього треба розібратися як обчислити втрати енергії

при відомому річному графіку навантаження за тривалістю мати чітке

уявлення про час найбільших втрат і його залежність від графіка навантажень і

коефіцієнтів що його характеризують зокрема від числа годин використання

максимального навантаження

Уміння розраховувати втрати потужності й енергії в елементах

електричної мережі необхідно при обґрунтуванні конфігурації електричної

мережі й проведенні техніко-економічних розрахунків

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 11: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

11

Запитання для самоперевірки

1 Що таке коефіцієнт поширення хвильовий опір

2 Якими фізичними процесами можна пояснити наявність активного

й індуктивного опору активної й індуктивної провідності ліній і

трансформаторів

3 Чому одні параметри (опору) схем заміщення зєднані послідовно з

основним ланцюгом електричної мережі а інші (провідності) ndash паралельно з

нею

4 Розходження між активним й омічним опором

5 Чому схеми заміщення ліній різних номінальних напруг різні

6 В яких межах змінюються опори х0 (Омкм) повітряних і кабельних

ліній Чому розходження між цими величинами для повітряних і кабельних

ліній значне

7 Наведіть вихідні дані для визначення параметрів схем заміщення

трансформаторів поясніть їх фізичну сутність

8 Який елемент схеми заміщення приводить до появи негативного

ефекту узагальненого реактивного навантаження при зниженні напруги нижче

критичної

9 Як задати генерацію реактивної потужності синхронних

компенсаторів у вузлі

Тема 4 Методи розрахунку режимів електричних мереж

Завдання розрахунків параметрів режимів ліній електропередачі й

електричних мереж Розрахункові схеми електричних мереж Приведення

навантажень до сторони вищої напруги трансформаторів

Векторна діаграма струмів і напруг ліній Падіння і втрата напруги

Виведення формул для розрахунку ліній за даними початку й кінця лінії

Розрахунок розімкнутої мережі Відмінність у методиці розрахунку для

живильних і розподільних (UНОМ le 35 кВ) мереж

Основні принципи розрахунку робочих режимів кільцевих електричних

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 12: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

12

мереж Визначення потоків потужності на головних ділянках Визначення

точки потокорозподілу Особливості розрахунку при різних напругах джерел

Метод накладання Метод розщеплення схеми мережі

Розрахунок складнозамкнутих мереж методом перетворення Рівняння

контурних струмів і контурних потужностей для складнозамкнутих мереж

Спрощені методи розрахунку мереж за довжиною ліній Елементи топології

мереж Матриці зєднань

Рівняння вузлових напруг у матричному вигляді Базисний і

балансуючий вузли Звернена форма запису рівняння вузлових напруг Методи

формування матриці вузлових опорів

Ітераційні методи вирішення рівняння вузлових напруг Метод простої

ітерації Метод Зейделя

Кодування вихідних даних по гілках і вузлах електричної мережі для

виконання розрахунків на ЕОМ

Література [1 с97-152 382-419 2 с152-245 4 с 29-40]

Методичні вказівки Слід чітко усвідомити завдання що стоять перед

проектувальником при розрахунку режиму розімкнутої мережі що задано що

треба визначити які допущення дозволяються при цьому

Необхідно навчитися за загальною конфігурацією мережі складати її

однолінійну схему а за однолінійною схемою ndash розрахункову схему з

розрахунковими навантаженнями

При вивченні розрахунку режиму розімкнутих електричних мереж

усвідомити розходження розрахунку при завданні напруги і потужності на

початку й кінці лінії У реальних мережах напруга звичайно задається на

початку лінії а навантаження ndash наприкінці Використання формул виведених

для розрахунку за даними початку чи кінця лінії можливо з допущеннями

різними для мереж з UНОМ le 35 кВ і більш високої напруги При вивченні

розрахунку режиму замкнутих електричних мереж основну увагу слід звернути

на особливості задання розрахунку в нормальному робочому й післяаварійному

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 13: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

13

режимі а також на залежність розподілу потужностей у замкнутих електричних

мережах від комплексних опорів ділянок таких мереж

Потрібно памятати що розподіл потужностей у будь-якій замкнутій

мережі можна знайти скориставшись законами Кірхгофа особливо із

застосуванням ЕОМ і матричного методу Але найчастіше такі розрахунки

можна провести спрощеними методами Тому в даній темі варто вивчити

способи розрахунку режимів кільцевих мереж ліній з двостороннім живленням

при різних напругах джерел живлення методи перетворення схем заміщення

метод розщеплення

Розрахунок режиму складної електричної мережі полягає у визначенні

потокорозподілу потужностей у гілках мережі й напруг у її вузлах Розрахунок

ускладнюється наявністю трансформаторів і автотрансформаторів з їхніми

коефіцієнтами трансформації Звичайно розрахунки трудомісткі тому що

ставлять своїм завданням врахування кількаразових змін режимів мережі Тому

важливо навчитися правильно вибирати той чи інший метод визначення

потокорозподілу потужностей

Запитання до самоперевірки

1 Що значить розрахувати режим розімкнутої і замкнутої мережі

Основні особливості розрахунків режимів розімкнутих і замкнутих

електричних мереж

2 Як обчислити розрахункову потужність підстанції електричної

мережі

3 Як визначити потужності що протікають по головних ділянках

кільцевої мережі і потужності що протікають по інших ділянках мережі

4 У чому полягає розходження між падінням і втратою напруги

5 Чим розрізняються поздовжня і поперечна складові спадання

напруги і як вони виражаються через потоки потужності в лініях

6 Як розрахувати в два етапи режими лінії з двох ділянок при заданні

напруги на початку першого

7 Як розрахувати режим електричних мереж двох номінальних

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 14: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

14

напруг

8 Які припущення приймають при розрахунках розподільних мереж

9 Як визначити найбільшу втрату напруги в мережі

10 Чим викликано використання цифрових обчислювальних машин і

спеціальних моделей для розрахунку режимів складних електричних мереж

11 Сутність фізичного і математичного моделювання

Тема 5 Відомості про проектування електричних мереж

Завдання та техніко-економічні основи проектування електричних

мереж Капітальні вкладення на спорудження мережі Щорічні витрати на

експлуатацію мережі Визначення витрат на компенсацію втрат електроенергії

в мережі

Техніко-економічний збиток (народногосподарські збитки) при

неякісному електропостачанні споживачів (перерви електропостачання

неякісна напруга і тп) Приведені затрати

Порівняння варіантів електричних мереж та їх елементів методом

приведених затрат Собівартість передачі електроенергії

Завдання та вихідні умови вибору перерізів проводів і струмоведучих

жил кабелів Вибір економічно доцільних перерізів за економічною щільністю

струму та методом економічних інтервалів

Методика вибору перерізів за допустимою втратою напруги Нагрівання

проводів і кабелів при протіканні по них струму методика вибору або

перевірки їх перерізів за умовою припустимого нагріву

Вибір економічно доцільної номінальної напруги мережі

Основні схеми мереж електричних систем вибір економічно доцільних

схем

Література [1 с 237-322 2 с 277-297 336-361 370-373 4 с 41-55 5 с

10-68]

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 15: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

15

Методичні вказівки При проектуванні й експлуатації електричних

мереж і систем жодне технічне рішення якої-небудь проблеми не розглядається

ізольовано від його економічних показників До систем електропостачання

ставляться такі основні вимоги надійність забезпечення електроенергією

високої якості можливість розвитку без корінної перебудови зручність і

безпека обслуговування Усі ці вимоги повязані з економічністю Тому всі

завдання проектування вирішуються комплексно щоб при величезних

капітальних вкладеннях в енергетику досягався максимальний технічний та

економічний ефект

Для вибору оптимального варіанта електропостачання намічаються

декілька варіантів що задовольняють технічні вимоги Оптимальним з них

вважається той що характеризується мінімальними приведеними витратами

Слід звернути увагу на те що по окремо взятих величинах капітальних й

експлуатаційних витрат різних варіантів не можна судити про економічність

варіантів як не важливі ці показники Основним критерієм економічної

ефективності того чи іншого варіанта є величина приведених витрат

Треба уважно вивчити питання про техніко-економічний збиток від

перерв електропостачання споживачів і про існуючі способи його визначення

усвідомити які фактори найбільше впливають на величину втрат електроенергії

в електричних системах і мережах знати основні заходи що дозволяють

зменшувати витрати електроенергії і собівартість її передачі засвоїти загальні

поняття про використання строку окупності як критерію економічної

ефективності й усвідомити його недоліки

Основним критерієм який повинні задовольняти обрані проводи й

кабелі є їхня економічна доцільність тобто мінімальні приведені витрати

Мінімуму приведених витрат відповідає переріз що називається економічним і

вибирається за економічною щільністю струму

Однак при виборі перерізів потрібно враховувати ряд обмежень

нагрівання проводів під дією струму (при цьому варто розглядати найбільш

важкий тепловий режим приводів) необхідний рівень напруги для протяжних

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 16: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали

16

ліній напругою до 1000В а також ліній 6-10 кВ У таких мережах активний опір

істотно переважає над індуктивним тому зміною перерізу проводів можна

ефективно впливати на зміну спадання напруги в мережі Для ліній напругою

110 220 кВ необхідно запобігати розвитку корони на проводах тому в ПУЕ

приводяться мінімально допустимі перерізи проводів ліній зазначених напруг

Для будь-якої повітряної лінії слід вибирати провода такими щоб вони

забезпечували необхідну механічну міцність

При проектуванні напругу вибирають одночасно зі схемою мережі з

урахуванням перспективи на 5-10 років Звичайно при сформованих системах

напруг і схемах системи вибирають напругу ділянки мережі для живлення

нових споживачів чи подальшого розвитку мережі При цьому розглядається

можливість застосування однієї з двох суміжних за шкалою напруг

Різноманіття умов місцевості зміна навантажень розміщення джерел

електроенергії обумовлюють можливість застосування різних схем і

конфігурацій мережі тому оптимальну схему можна вибрати тільки на основі

техніко-економічних розрахунків порівнюючи варіанти мережі

Складання доцільних варіантів схеми є складним завданням його

вирішення можливе тільки після повного вивчення запитань зазначених у

найменуванні теми

Запитання для самоперевірки

1 Сутність методики техніко-економічних розрахунків в енергетиці

2 Що є критерієм економічної ефективності варіантів

електропостачання

3 Розрахункове рівняння приведених витрат

4 Що таке капітальні витрати витрати експлуатації Чому окремо за

величиною капітальних витрат чи за витратами експлуатації не можна судити

про економічність варіантів

5 Що таке термін окупності Його нормативна величина

6 Як визначаються витрати на амортизацію ремонт і обслуговування

Призначення відрахувань

17

7 Що таке експлуатаційної витрати Їхній склад

8 Від яких факторів залежить вартість передачі 1 кВт год

електроенергії вартість втраченої електроенергії

9 Як визначаються втрати електроенергії в елементах електричних

систем і мереж

10 Що таке ldquoчисло годин максимальнихrdquo втрат Від яких факторів

воно залежить і в яких розрахунках використовується

11 Методика визначення техніко-економічного збитку при неякісному

електропостачанні споживачів Розрахункові рівняння

12 Що таке ldquoекономічна щільність струмуrdquo Від яких факторів

залежить її величина

13 В яких мережах переріз проводів не вибирають за економічною

щільністю струму

14 Метод вибору перерізу проводів за економічними інтервалами

15 Від яких причин залежать припустимі за умовами нагрівання

тривалі струми провідників різних конструкцій

16 Яке співвідношення між припустимим за умови нагрівання струмом

проводів і кабелів і номінальним струмом плавких уставок запобіжників

номінальним струмом теплових елементів автоматів чи магнітних пускачів

Чому це співвідношення треба враховувати при виборі перерізів проводів

17 Дайте оцінку перерахованим нижче методам вибору перерізу

проводів за умовою припустимих втрат напруги постійного перерізу постійної

щільності струму мінімальної витрати матеріалу

18 Розрахунок мереж напругою до 1000В за припустимою втратою

напруги ліній з рівномірно розподіленим навантаженням

19 Як визначити переріз проводів за допустимою втратою напруги в

лініях змінного струму із сталевими проводами

20 Що таке ldquoкритична потужність навантаження трансформатораrdquo

Розрахункове рівняння Мета визначення критичної потужності

21 При яких напругах ліній мережі їхній переріз сділ вибирати з

18

урахуванням можливості коронування

22 Переваги недоліки й області застосування різних напруг

23 Основні принципи побудови схеми електричної мережі

24 Основні типи понижувальних підстанцій і схеми їхнього

приєднання

25 Послідовність дії комутаційних апаратів у мережі при пошкодженні

трансформатора на підстанції при пошкодженні лінії електропередачі

26 Умовні одиниці для оцінки обсягу ремонтно-експлуатаційного

обслуговування обєктів електричних мереж

Тема 6 Основні відомості про електричні системи й режими

їхньої роботи

Технічні й економічні переваги обєднання електричних станцій в

електричні системи Загальні дані про основні режими роботи електричних

систем і завдання аналізу їхніх режимів Основні техніко-економічні показники

електричних систем

Складання балансів активної й реактивної потужності в електричних

системах

Звязок балансу активної й реактивної потужності з характеристиками

якості електроенергії Раціоналізація роботи електроустаткування Компенсація

реактивної потужності

Джерела реактивної потужності їх основні технічні й техніко-

економічні характеристики та економічно доцільне розміщення в електричних

системах

Завдання оптимізації режимів електричних систем Методи зниження

втрат електроенергії в мережах Регулювання електричних мереж і систем

Особливості режимів електропередач надвисокої напруги й великої

довжини Способи підвищення пропускної здатності електропередач

Література [1 с 153-194 2 с 246-276 4 с 19-28]

19

Методичні вказівки Електричні системи охоплюють великі території

країни (іноді групи країн) вони характеризуються безперервністю протікання в

часі процесів виробництва й споживання енергії

Необхідно усвідомити що електрична система має значні переваги в

порівнянні з ізольованими не звязаними між собою електростанціями

зменшується резерв потужності концентруються потужності із застосуванням

одиничних агрегатів великої потужності зменшується сумарний максимум

навантаження підвищується надійність електропостачання й поліпшуються

основні показники якості електроенергії що відпускається ndash частота й напруга

живильної мережі та ін Електроенергетична система України ndash енергетичний

комплекс електростанцій і мереж обєднаних загальним у масштабі країни

технологічним режимом що має єдине оперативне керування

Виробництво й споживання електричної енергії відбувається одночасно

тобто в системі повинен існувати баланс видаваної й споживаної потужності

Необхідно вивчити джерела й споживачів активної потужності усвідомити

значення резерву активної потужності в системі розподіл навантажень між

електростанціями в системі а також умови їхнього найвигіднішого розподілу

Важливо вивчити причини й наслідки порушення балансу активної

потужності й звязок порушення балансу активної потужності зі зміною частоти

в системі При вивченні балансу реактивної потужності в системі варто

звернути увагу на генератори реактивної потужності згадати статичні

характеристики навантаження усвідомити значення поняття ldquoлавина напругиrdquo

усвідомити значення підвищення коефіцієнта потужності в місцях споживання

електроенергії а також способи його підвищення глибоко зрозуміти фізичну

сутність роботи пристроїв компенсації реактивної потужності а також умови

вибору їхньої потужності проаналізувати умови оптимального їхнього

розміщення в електричний системах і мережах

Необхідно вивчити заходи щодо зменшення втрат електроенергії в

мережі усвідомити фізичний зміст параметрів що входять у рівняння довгої

лінії шляхи й засоби підвищення пропускної здатності ліній електропередачі а

20

також поняття про натуральну потужність

Запитання до самоперевірки

1 Перерахуйте основні переваги обєднаних електроенергетичних

систем

2 Додаткові переваги при обєднанні енергосистем в єдину

енергосистему

3 Ускладнення внесені в експлуатацію електрогосподарства при

обєднанні електростанцій у великі енергосистеми

4 Зобразіть схему електричної системи дайте пояснення

5 На що витрачається активна потужність що виробляється

генераторами електростанцій

6 Чому необхідно мати резерв активної потужності на

електростанціях системи

7 Як задаються графіки навантаження окремим електростанціям

залежно від їхнього типу

8 Що є умовою найвигіднішого розподілу активних навантажень між

агрегатами електростанцій Спосіб їхнього перерозподілу

9 Причини і наслідки порушення балансу активної потужності

10 Причини і наслідки порушення балансу реактивної потужності

11 Спосіб перерозподілу реактивних навантажень між

електростанціями

12 Основні способи й засоби підвищення коефіцієнта потужності в

системі

13 Фізична сутність компенсації реактивної потужності в місцях її

споживання Основні засоби компенсації

14 Що є умовою оптимального розміщення компенсуючих пристроїв у

мережах і системах Розміщення компенсуючих пристроїв з використанням

методу балансового коефіцієнта реактивної потужності (tg()

15 Заходи щодо зменшення втрат електроенергії в мережах

16 Яке значення має хвильовий опір для повітряних і кабельних ліній

21

17 Аналіз роботи лінії в режимі холостого ходу Векторна діаграма

струму холостого ходу й напруги

18 Назвіть основні заходи при проектуванні для збільшення

пропускної здатності ліній

19 Яка фізична сутність поняття ldquoнатуральна потужністьrdquo

20 Як змінюється напруга в лінії при передачі потужності що

відрізняється від натуральної

Тема 7 Якість електричної енергії і її регулювання в електричних

системах

Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів й

електрообладнання Показники якості електроенергії і їхнє нормування в ДСТУ

13109-97 Основні методи регулювання частоти в енергосистемах Засоби й

способи регулювання напруги їх технічні й економічні показники типізація і

область застосування

Література [1 с195-236 2 с233-335 6 с1-8 4 с 56-61]

Методичні вказівки Одним з основних показників якості електроенергії

є частота Слід вивчити припустимі відхилення частоти зрозуміти фізичну

сутність регулювання частоти й активної потужності Особливу увагу треба

звернути на принципи побудови сучасних систем автоматичного частотного

розвантаження Порушення стійкості рівнобіжної роботи в обєднаних системах

електропостачання - одна з найбільш важких аварій

Зміна напруги негативно впливає на роботу освітлювальних ламп

асинхронних двигунів та інших споживачів електроенергії Необхідно вивчити

цей вплив і запамятати межі припустимих змін Зміни в часі відхилення

напруги мережі залежать від безлічі факторів і мають як правило випадковий

22

характер Важливо знати сутність ймовірнісно-статистичних методів контролю

якості електроенергії

При вивченні питання регулювання напруги в електричних мережах

варто усвідомити завдання регулювання способи зміни й регулювання напруги

схеми й векторні діаграми особливу увагу звернути на вивчення запитань

економічної ефективності використання засобів регулювання напруги

Запитання до самоперевірки

1 Назвіть припустимі значення відхилення частоти від номінального

значення

2 Поясніть фізичну сутність регулювання частоти

3 Призначення системного регулювання частоти й активної

потужності

4 Основні принципи побудови автоматичного частотного розвантаження

5 До чого приводить відхилення напруги на затискачах різних

приймачів від номінальної величини Припустимі значення відхилення напруги

від номінального значення

6 Що таке централізоване й місцеве регулювання напруги

7 Основні способи регулювання напруги Методика визначення

регулювального відгалуження на обмотках трансформатора Розрахункові

рівняння

8 Що таке зустрічне регулювання напруги

9 Перерахуйте технічні засоби регулювання напруги їх переваги й

недоліки область використання з високою економічною ефективністю

10 Зобразіть схеми регулювання напруги трансформатора з РПН (для

однієї фази) однієї фази лінійного регулювального трансформатора однієї

фази вольтодобавочного трансформатора поясніть принцип їхньої роботи

23

Тема 8 Особливі режими електричних систем

Загальна характеристика особливих режимів Розрахунки

несиметричних режимів Неповнофазні режими ліній Режими електромереж з

несиметричним навантаженням

Симетрування режиму батареями статичних конденсаторів Поняття про

аналіз режимів з несинусоїдальністью струмів окремих навантажень

Література [1 с 479-495 2 с 401-433]

Методичні вказівки Прагнення забезпечити безперебійне

електропостачання споживачів викликає необхідність зберегти в роботі окремі

мережі з появою несиметричних чи несинусоїдальних режимів Тому потрібно

вивчити ці режими чітко знати вплив особливих режимів на роботу споживачів

й агрегати електростанцій ознайомитися й одержати загальне уявлення про

симетрування несиметричних режимів й усунення несинусоїдальності

Запитання до самоперевірки

1 Які режими називають особливими

2 Які існують види несиметрії

3 У чому полягає основна сутність розрахунку несиметричних

режимів

4 У чому фізична сутність симетрування несиметричного режиму за

допомогою батарей статичних конденсаторів

5 У чому сутність аналізу режиму при несинусоїдальності форми

кривої напруги й струму

24

3 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Контрольне завдання 1

На рис1 наведена схема розподільної мережі 10кВ виконана

кабельними лініями з алюмінієвими жилами для живлення абонентських

трансформаторних підстанцій АТП-1 АТП-2 і трансформаторних підстанцій

ТП3ТП4 До шин ТП3 підключена повітряна лінія виконана із застосуванням

алюмінієвих проводів для електропостачання жилих будинків населеного

пункту

Рис 1 - Схема розподільної мережі 10кВ та повітряної лінії 380В

Активні навантаження АТП і ТП навантаження повітряної лінії 380В й

довжини ділянок ліній зазначені в табл 1 2

Р1 Р2

AТП2

Р3

ТП3 ТП4

Р4

Р5

Р7

Р6

а б в

д

г

ДЖ 10 кВ

L3 L1 L5

L2

L4

L6 L7 L8 L9

380 В

AТП1

25

Коефіцієнт потужності навантажень АТП і ТП cosϕ = 095 а

навантаження ПЛ cosϕ = 10 Припустима втрата напруги в повітряній лінії

380В ∆UДОП = 4

При виконанні завдання потрібно

1) визначити переріз фазних проводів магістралі 380В а-б-в-г і

відгалуження в-д Переріз магістралі а-б-в-г слід вибирати зменшувалтьними за

довжиною методом мінімальної витрати матеріалу

2) вибрати потужність трансформаторів АТП і ТП

3) обчислити навантаження АТП і ТП зі сторони ВН трансформаторів

4) виконати розрахунок розподільної мережі 10кВ

Вихідні дані обчислити шляхом множення довжин Lprimei і потужностей Pprimei з

табл 1 3 на коригувальні коефіцієнти

KL - для довжини лінії Li = KL sdot Lprimei KP - для потужності навантаження Pi

= KP sdot Pprimei

Контрольне завдання 2

На рис 2 наведена схема електричної мережі а на рис 3 ndash добовий

графік Р1 робочого дня на стороні СН підстанції (ПС) Навантаження ПС на

стороні НН Р2 ndash постійне Живлення ПС здійснюється двома

одноланцюгованими повітряними лініями На ПС встановлено два

автотрансформатори У центрі живлення (ЦЖ) підтримується номінальна

напруга Величини максимальних активних навантажень і довжин ліній

зазначені в табл 3 2 Коефіцієнт потужності навантажень при розрахунках

прийнято рівним cos ϕ = 09

26

Таблиця 1 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 1

Довжина ділянок мережі 10кВ км

Довжина ділянок мережі 380В м

Навантаження ТП і АТП та мережі 380В кВт Номер

варіанта ТНБ

год

Lprime1 Lprime2 Lprime3 Lprime4 Lprime5 Lprime6 Lprime7 Lprime8 Lprime9 Pprime1 Pprime2 Pprime3 Pprime4 Pprime5 Pprime6 Pprime7 0 2000 04 04 06 04 04 40 60 60 40 700 1500 400 200 7 13 4

1 2500 06 04 06 04 04 25 60 60 40 400 800 200 400 13 13 7

2 1500 06 06 06 04 04 90 90 60 60 700 700 200 400 22 13 7

3 3000 04 06 06 09 04 60 90 90 60 700 400 200 400 33 7 13

4 3500 04 06 06 06 04 90 135 60 60 700 700 200 600 13 7 4

5 4000 09 09 04 04 04 60 40 60 40 400 700 400 200 13 22 7

6 1500 09 04 06 04 04 60 60 60 25 1300 1300 200 400 22 36 7

7 2000 04 09 04 06 06 25 90 25 40 1300 700 700 200 22 36 13

8 2500 04 04 04 09 06 40 60 90 60 1300 400 400 200 13 36 7

9 3500 09 06 04 03 04 25 60 40 40 700 1300 200 400 13 13 13 ) ТНБ - кількість годин використання максимального навантаження

27

Таблиця 2 - Коригувальні коефіцієнти до вихідних даних для контрольних

завдань 1 і 2

Передостання цифра номера залікової книжки

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Коригувальний коефіцієнт довжини ліній KL

1 1 11 12 11 12 13 13 14 14

Коригувальний коефіцієнт потужності навантаження KР

1 085 07 1 085 07 1 07 085 07

При виконанні завдання необхідно

1) знайти автотрансформатори для підстанції

2) розрахувати параметри схеми заміщення автотрансформаторів

підстанції

3) визначити розрахункове навантаження підстанції з боку живильної

лінії 220 (330) кВ

4) вибрати переріз проводів лінії

5) скласти схему заміщення лінії електропередачі й розрахувати її

параметри

6) виконати розрахунок параметрів режиму й побудувати векторні

діаграми струмів і напруг для мережі при найбільших і найменших

навантаженнях

7) побудувати річний графік навантаження за тривалістю для

елементів схеми Визначити число годин використання максимального

навантаження ТНБ і число годин максимальних втрат для елементів схеми τ

Виконати розрахунок втрат електроенергії за рік в електропередачі в цілому

8) підібрати відгалуження РПН на автотрансформаторах що

забезпечують найбільш прийнятні напруги на шинах 110кВ у режимах

найбільших і найменших навантажень Дати пропозиції щодо забезпечення

відповідно до ДСТУ режиму напруги на шинах 10 кВ

28

Рис 2 - Схема живлення районної підстанції 220 (330) кВ

Рис 3 - Добовий графік активного навантаження на стороні СН підстанції

Таблиця 3 - Вихідні дані для виконання контрольного завдання 2

Активне навантаження

підстанції МВт Номер варіанта

Номінальна напруга повітряної лінії кВ

Довжина лінії Lprime км

Р1prime Р2prime

0 220 80 250 60 1 220 80 170 40 2 220 120 250 60 3 220 120 150 40 4 220 180 130 30 5 330 120 420 60 6 330 120 250 40 7 330 180 420 30 8 330 180 200 30 9 330 180 320 40

t год

Р1

100

40

6 0 12 14 20 24

ПЛ 220 (330) кВ

Р1 ПС

220(330) кВ

Р2 10 кВ 110(220) кВ

ЦЖ

29

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ

ЗАВДАНЬ

41 Вибір вихідних даних

Номер варіанта завдання (табл 1 3) вибирають відповідно до останньої

цифри номера залікової книжки студента і множать вихідні дані на

коригувальні коефіцієнти наведені в табл 2 Значення коригувальних

коефіцієнтів беруть у рядку номер якого визначають за передостанньою

цифрою номеру залікової книжки

Вирішення контрольних завдань повинні супроводжуватися короткими

поясненнями рисунками й посиланнями на використані літературні джерела

Завдання рекомендується виконувати в послідовності поставлених

запитань

42 Методичні вказівки до виконання контрольного завдання 1

42 1 Розрахунок розподільної повітряної лінії і перерізу проводів

магістралі При розрахунку розподільної повітряної лінії 380В призначеної

для електропостачання селища треба врахувати що вона виконується

алюмінієвими проводами наступних марок і перерізів А16 А25 А35 А50

А70 Перерізи проводів магістралі розраховують за методом мінімуму витрати

провідникового матеріалу

Для засвоєння методів розрахунку мереж на втрату напруги

рекомендується додатково проробити [1 с 275-289 4 с 142-154]

Порядок розрахунків

На магістральній лінії а-б-в-г наносять потокорозподіл (рис 4)

Вибір перерізу проводів ліній 380В роблять за умови неперевищення

припустимої втрати напруги в мережі

ДОПMAX UU ∆le∆ (1)

30

де ∆UMAX ndash втрата напруги до електрично найбільш віддаленої точки

Ця умова може виконуватися при різних наборах перерізів на ділянках

магістральної лінії Набір перерізів

по ділянках визначається

додатковими економічними

умовами Так для сільської

місцевості на перше місце

виходить вимога мінімальної

витрати провідникового матеріалу

яка виконується при рівності коефіцієнтів розподілу КР на кожній ділянці

магістральної лінії

constP

i

iР ==

де Fi ndash переріз i-ї ділянки Pi ndash потік активної потужності через і-ту ділянку

Коефіцієнт розподілу визначають згідно з [4] за формулою

i

n

1ii

НОМДОПP lР

UUK sum

=sdot∆ρ= (2)

де n - кількість ділянок магістральної лінії

У формулі (2) питомий опір ρ = 288 Омsdotмм2км допустиму втрату

напруги ∆UДОП та номінальну напругу UНОМ слід підставляти у (В) довжину i-ї

ділянки ndash в (км) потужність i-ї ділянки ndash в (Вт)

Бажаний переріз на i-й ділянці

iPi PKF sdot= (3)

Отримане значення Fi слід округлити до найближчого стандартного і

перевірити виконання умови (1)

sumsdotρ=∆i

ii

НОМMAX F

UU (4)

Р5 Р7 Р6

а б в г Раб Рбв Рвг

Рис 4 ndash Потокорозподіл у магістральній лінії

31

У випадку невиконання умови (1) один з перерізів отриманих при

розрахунку за формулою (3) округленням у меншу сторону слід збільшити на

одну стандартну ступінь перерізів Перевірку треба повторити

Мінімально допустимий за умовою (1) переріз відгалуження знаходять

за формулою

97НОМ

ВДДОП

ДОП lРUU

Fsdot∆

ρ= (5)

де ( )бвабДОП

ВДДОП UUUU ∆+∆minus∆=∆

Втрату напруги на ділянках а-б і в знаходять за формулою

НОМi

iii UF

lPU

sdotρsdotsdot=∆ (6)

Отримане значення перерізу відгалуження округляють до найближчого

більшого стандартного значення (але не менше А16)

422 Вибір потужності трансформаторів ТП і АТП При виборі

потужності трансформаторів слід обчислити повне розрахункове навантаження

ТП чи АТП кВsdotА

ТП

ТПНАВТПНАВ cos

РS

ϕ=

де cosϕТП = 095 ndash коефіцієнт потужності навантаження ТП

У кожній ТП встановлюють один трансформатор При виборі

потужності трансформаторів треба врахувати що в міських (селищних)

мережах вони мають дуже нерівномірний графік завантаження протягом року і

відносно малу тривалість максимуму навантаження Тому допускають

максимальне навантаження трансформаторів до 120-130 у порівнянні з їх

номінальною потужністю (у подальших розрахунках максимальне

навантаження трансформаторів ТП приймають рівними 120 у порівнянні з їх

номінальною потужністю)

Номінальна потужність трансформатора ТП

32

21

SS ТПНАВ

ТПТРН ge (7)

В АТП передбачають установку двох трансформаторів Слід памятати

що при відключенні одного з них другий не повинен перевантажуватися більш

ніж на 40 понад номінальну потужність

Номінальна потужність трансформаторів АТП кВsdotА

41

SS АТПНАВ

АТПТРН ge (8)

Номінальну потужність трансформаторів типу ТМ і ТМН вибирають

відповідно до табл П1

Далі визначають завантаження трансформаторів ТП і АТП у

нормальному ( НЗК ) і трансформаторів АТП у післяаварійному ( А

ЗК ) режимах

( )

( )АТПТПТРН

АТПТПНАВНЗ Sn

sdot= (9)

АТПТРН

АТПНАВАЗ S

SК = (10)

де n - кількість трансформаторів

Активне розрахункове навантаження підстанції на стороні вищої

напруги

Т

)АТП(ТПНАВВ)АТП(ТПНАВ

РР

η= (11)

де ηТ = 098 ndash коефіцієнт корисної дії трансформатора що враховує втрати

активної потужності в трансформаторах

Дані про навантаження підстанцій і номінальної потужності

трансформаторів вносять у табл 4

33

Таблиця 4 ndash Навантаження підстанції і номінальна потужність

трансформаторів

Підстанція Розрахункові дані

Умовне позначення АТП-1 АТП-2 ТП-3 ТП-4

Навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВт

РНАВТП(АТП)

Повне навантаження ТП (АТП) на стороні НН кВА

SНАВТП(АТП)

Номінальна потужність трансформаторів підстанції кВА

SНТР

Завантаження трансформаторів - у нормальному режимі

НЗК

- у післяаварійному режимі АЗК

Активне навантаження підстанції на стороні вищої напруги кВт

В)АТП(ТПНАВР

423 Розрахунок розподільної мережі напругою 10 кВ Розподільна

лінія 10 кВ ndash кабельна Матеріал жил кабелю ndash алюміній Кабелі прокладають в

земляних траншеях Схема розподільної лінії ndash петльова для забезпечення

двостороннього живлення кожної ТП (АТП)

Переріз кабелю вибирають за тривалим припустимим струмом в

нормальному й післяаварійному режимах з наступною перевіркою за

економічною щільністю струму в нормальному режимі й припустимому

відхиленні напруги

Потокорозподіл в петльовій лінії знаходять за формулами

AB

n

1mmAm

BAB

n

1mmBm

А l

lPP

l

lРР

sumsum==

sdot=

sdot= (12)

де РА й РВ ndash потужність що протікає на головних ділянках кВт lm й lmВ ndash

довжина лінії від точки m в якій включене навантаження Рm до пункту

живлення А и В відповідно lАВ ndash повна довжина петльової лінії км

34

В)АТП(ТПНАВm PР = ndash активне навантаження підстанції m на стороні вищої

напруги кВт

Після визначення потужностей що протікають на головних ділянках

знаходять потужності на інших ділянках петльової лінії за допомогою закону

Кирхгофа послідовно застосованого для кожної точки включення

навантаження У результаті визначають у петльовій лінії точку (ТП або АТП)

до якої при включеному навантаженні потужність надходить з двох сторін

(точки потокорозподілу - (nabla)

З огляду на те що розподільна лінія 10 кВ як правило не має релейного

захисту окремих ділянок для обмеження числа обєктів порушених аварією

петлю цієї лінії ділять на дві напівпетлі Слід знати що розімкнута робота

петльової схеми є нормальним експлуатаційним режимом Розподіл роблять у

ТП розєднувачем на ділянці по якому до точки потокорозподілу надходить

менша потужність

При такій схемі розраховують дві напівпетлі розподільної лінії 10 кВ у

нормальному режимі

У післяаварійному режимі розглядають по черзі два можливих найбільш

складні випадки

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення А

- виходи з ладу головної ділянки в пункті живлення В

Розрахунок лінії в післяаварійному режимі ведуть з урахуванням того

що всі підстанції петлі одержують живлення від одного з пунктів (В або А)

Порядок розрахунків

Визначають у нормальному режимі потік активної потужності на кожній

з ділянок напівпетель мережі ННАВДР шляхом множення суми активних

навантажень підстанцій на стороні вищої напруги В)АТП(ТПНАВР що одержують

живлення по даній ділянці на коефіцієнт сполучення їхніх розрахункових

максимумів (КМ = 085)

35

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

ННАВД РКР (13)

При визначенні потоку потужності на ділянці за яким живиться тільки

одна підстанція коефіцієнт сполучення максимумів навантаження (КМ) у

розрахунок не вводять

Розраховують струм навантаження кожної ділянки мережі А

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

H

ННАВДН

НАВД (14)

де UН = 10 кВ ndash номінальна напруга мережі cosϕ = 09 ndash середнє значення

коефіцієнта потужності навантаження

Знаходять перерізи жил кабелів у нормальному режимі HKF з огляду на

наступне

- у міських розподільних мережах 10 кВ переріз кабелів з алюмінієвими

жилами при прокладці їх у земляних траншеях слід приймати не менше 35 мм2

в кожній лінії допускається не більше трьох різних перерізів

- довгостроково припустиме струмове навантаження на кабель (див

табл П 2) повинно бути не менше струмового розрахункового навантаження

ділянки ННАВД

НДОПK II ge

- переріз жили кабелю ділянки на якому зроблений розподіл петлі

мережі в точці потокорозподілу приймати рівним перерізу жили кабелю

одного із суміжних з ним ділянок

Визначають завантаження кабелю в нормальному режимі на кожній

ділянці

НДОПК

ННАВДН

З I

IК = (15)

Розраховують припустиме струмове навантаження в післяаварійному

режимі на кабель переріз якого обрано за нормальним режимом А

36

НДОПКП

АДОПК IКI sdot= (16)

де КП = 125 ndash коефіцієнт що враховує припустиме перевантаження кабелів на

період максимуму навантаження рівний 3 год на добу (протягом 5 діб) якщо

тривале завантаження кабелю КЗ перед його перевантаженням не перевищувало

08 [7]

Визначають потік активної потужності )2(1АНАВДР кВт і струм

навантаження )2(1АНАВДI А на ділянках лінії в післяаварійних режимах 1 і 2

приймаючи КМ = 075 й cosϕ = 09

sum=М

1

В)АТП(ТПНАВМ

)2(1АНАВД РКР (17)

ϕsdotsdot=

cosU3

РI

Н

)2(1АНАВД)2(1А

НАВД (18)

Перевіряють переріз жили кабелю HKF за струмом навантаження в

післяаварійних режимах )2(1АНАВДI виходячи з того що

)2(1АНАВД

АДОПК II ge

При необхідності збільшують раніше обраний переріз жили кабелю HKF

до перерізу AKF що відповідає струму навантаження післяаварійних режимів

)2(1АНАВДI

Визначають переріз кабелю кожної ділянки за економічною щільністю

струму мм2

ЕК

ННАВД

ЕКК j

IF = (19)

де jЕК ndash економічна щільність струму Амм2 (див табл П 3)

37

Отримане значення FКЕК округляють до найближчого стандартного

Стандартний переріз F жили кабелю приймають з урахуванням наступного

HKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження для нормального

режиму

AKFF ge ndash перерізи обрані за струмом навантаження в післяаварійних

режимах

F ge FКЕК ndash переріз обраний за jЕК

Інакше кажучи з трьох значень перерізу кабелю для кожної ділянки

приймають найбільше

У звязку з відсутністю вихідних даних перевірку обраного перерізу

кабелю за струмом короткого замикання в розрахунковому завданні не роблять

Визначають для нормального режиму втрату напруги в кожній з ділянок

лінії В

)sinXcosR(I3U ННАВД

НД ϕsdot+ϕsdotsdot=∆ (20)

де R і Х - активний й індуктивний опори кабелю (таблП4) cos( = 09

Розраховують для нормального режиму максимальну втрату напруги

( UHmax∆ ) у кожній напівпетлі розподільної лінії від шин ИП до найбільш

вилученої ТП

100U

UU

H

i

HiД

Нmax

sum∆=∆ (21)

Аналогічно визначають для двох післяаварійних режимів втрату напруги

в кожній з ділянок лінії використовуючи відповідно струм навантаження

)2(1АНАВДI і знаходять максимальні втрати напруги ( U )2A(1A

max∆ ) у лінії від шин

ДЖ до найбільш віддаленої ТП

Результати розрахунків розподільної мережі 10 кВ вносять у табл 5

Необхідні для виконання контрольного завдання 1 довідкові дані

наведені в табл П1 - П4

38

Таблиця 5 - Вибір перерізів жил кабелів розподільної лінії 10 кВ

Ділянка лінії Розрахункові дані

Умовне позначення А - - - В

Довжина ділянки км l Потік активної потужності на ділянці в нормальному режимі кВт

ННАВДР

Струм навантаження на ділянці в нормальному режимі А

ННАВДI

Переріз жили кабелю обраного за нормальним режимом мм2

HKF

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за нормальним режимом А

НДОПКI

Завантаження кабелю в нормальному режимі

НЗК

Припустиме струмове навантаження на кабель обраний за післяаварійним режимом А

АДОПКI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 1 (ушкоджений А - 1) кВт

1АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 1 А

1АНАВДI

Потік активної потужності на ділянці в післяаварійному режимі 2 (ушкоджений В - 3) кВт

2АНАВДР

Струм навантаження ділянки в післяаварійному режимі 2 А

2АНАВДI

Переріз жили кабелю за струмом навантаження в післяаварійному режимі мм2

AKF

Економічно вигідний переріз жили кабелю мм2

FК ЕК

Переріз жил кабелів з урахуванням перерізів обраних у нормальному й післяаварійному режимах і за економічною щільністю струму мм2

F

Втрата напруги в кожній ділянці в нормальному режимі В

НДU∆

Втрата напруги в нормальному режимі до найбільш віддаленої ТП

НmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 1 В

1АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 1

1АmaxU∆

Втрата напруги в кожній ділянці в післяаварійному режимі 2 В

2АДU∆

Втрата напруги за найбільш віддаленою ТП у післяаварійному режимі 2

2АmaxU∆

39

43 Вказівки до виконання контрольного завдання 2

431 Вибір трансформаторів При виборі трансформаторів на

підстанціях з напругою 220 кВ і більше необхідно врахувати наступне У

практиці проектування на районні підстанціях як правило передбачається

установка двох трансформаторів Переваги слід віддавати установці

автотрансформаторів які в порівнянні із трансформаторами тієї ж потужності

мають меншу масу вартість і втрати енергії

Установлена потужність трансформаторів на підстанції повинна

задовольняти умові [7 с 161-164]

TP

MAXTP n

SS ge (22)

)nn(K

SS

OTKTPAB

AB

TP minussdotge (23)

де nТР SТР ndash кількість і одинична потужність трансформаторів SMAX ndash

максимальне навантаження підстанції в нормальному режимі (при виконанні

завдання прийняти її рівною сумі навантажень на стороні СН і НН підстанції)

SАВ ndash навантаження підстанції в післяаварійному режимі виходу одного

трансформатора що за рахунок відключення частини маловідповідальних

споживачів і резервування по мережах середньої й нижчої напруги менше SMAX

КАВ ndash припустимий коефіцієнт перевантаження трансформаторів nОТК ndash

кількість відключених трансформаторів

При виконанні завдання рекомендується вибрати для установки на

підстанції автотрансформатори з найменшою номінальною потужністю що

задовольняє ці умови при наступних вихідних даних nТР = 2 SАВ = SМАХ КАВ =

14 nОТК = 1 Параметри триобмоточних автотрансформаторів наведені в табл

П9 На стороні СН підстанції прийняти номінальну напругу що відповідає

типу автотрансформатора тобто 110 або 220 кВ При установці на ПС групи із

40

трьох однофазних автотрансформаторів її номінальна потужність виходить

потроєною стосовно одного автотрансформатора

Перевірку завантаження загальної обмотки обраних

автотрансформаторів у завданні можна не робити

432 Розрахунок параметрів схем заміщення автотрансформаторів

Параметри схем заміщення автотрансформаторів розраховуються за

каталожним даними в яких звичайно вказуються

- номінальна потужність SН МВsdotА

- номінальна напруга обмоток HHH

CHH

BHH UUU кв

- напруга короткого замикання UК

- втрати короткого замикання ∆РКЗ квт

- втрати холостого ходу ∆РХХ квт

- струм холостого ходу IXX

Для триобмоточних трансформаторів й автотрансформаторів

використається Г-подібна схема заміщення Основна особливість визначення

параметрів схеми заміщення триобмоточного автотрансформатора полягає в

знаходженні активних і реактивних опорів обмоток наведених до номінальної

напруги обмотки ВН за умови що потужності обмоток неоднакові Крім того

залежно від обсягу даних про параметри розрізняють два типових випадки

- значення втрат короткого замикання задані тільки для однієї пари

обмоток як правило ВН і СН ( СВЗКР

minus∆ )

- значення втрат короткого замикання відомі для трьох пар сполучення

обмоток СВЗКР

minus∆ НВЗКР

minus∆ НСЗКР

minus∆

У першому випадку виходять з того що в режимі передачі потужності

від ВН до СН і назад потужності обмоток однакові й отже для однакової

щільності струму їхні активні опори рівні тобто R1 = Rprime2 де Rprime2 ndash опір

вторинної обмотки приведене до первинної Загальний опір Ом визначають за

звичайною формулою [4 с 242]

41

2H

2HЗК

ЗАГ S

UPR

sdot∆= (24)

Тоді

ЗАГ21 R50RR sdot=prime= (25)

Номінальна потужність обмотки НН HHHS не може бути більше типової

потужності автотрансформатора HTHHH SS sdotαle де αТ ndash коефіцієнт типової

потужності а з іншого боку з міркувань динамічної стійкості при зовнішніх

к з вона не може бути менше ніж HHHHH S20SS20 ge автотрансформатора

При збереженні однакової щільності струму у всіх обмотках

автотрансформатора переріз обмотки НН приведений до первинної обмотки

складе H

HHH

13 S

SFF =prime Тоді при однакових наведених довжинах обмоток

HHH

H13S

SRR =prime (26)

Якщо значення втрат короткого замикання дані для всіх трьох пар

сполучення обмоток НСЗК

НВЗК

СВЗК РРР minusminusminus ∆∆∆ то слід памятати що в

довіднику [7 с 238-247] значення ∆РКЗ між парами обмоток вказують

віднесеними до номінальної потужності менш потужної обмотки Це означає

що в дослідах короткого замикання за участю обмотки НН втрати визначалися

в режимі коли струм в обмотці НН дорівнював номінальному струму цієї

обмотки Тому при розрахунку активних опорів Rprime13 й Rprime23 автотрансформатора

у формулу слід підставляти потужність обмотки НН HHHS

2ННН

2Н1

НСЗК

232ННН

2Н1

НВЗК

13)S(

UPR

)S(

UPR

sdot∆=prime

sdot∆=prime

minusminus

(27)

а при обчисленні R12 ndash номінальну потужність автотрансформатора

42

2H

2H1

СВЗК

12S

UPR

sdot∆=prime

minus

(28)

Активні опори променів схеми в цьому випадку дорівнюватимуть

)RRR(50R 2313121 primeminusprime+prime= (29)

)RRR(50R 1323122 primeminusprime+prime=prime (30)

)RRR(50R 1223133 primeminusprime+prime=prime (31)

Реактивні опори променів схем заміщення у відносних одиницях

визначають за звичайними формулами для триобмоточного трансформатора

)UUU(50U 32K31K21K1K minusminusminus minus+= (32)

)UUU(50U 31K32K21K2K minusminusminus minus+= (33)

)UUU(50U 21K32K31K3K minusminusminus minus+= (34)

і перераховують в омах за формулою

H

2HKi

Ki S

U

100

UX sdot= (35)

Розрахункові значення поперечних провідностей См обчислюють за

формулами

2H1

XXT

U

PG

∆= (36)

100U

IS

U

QB

2H1

XXH2H1

XXT sdot

sdot=

∆= (37)

При обчисленні розрахункових значень параметрів схем заміщення

необхідно звертати увагу на розмірність величин Для одержання опорів в омах

а провідностей ndash у сименсах розмірність потужностей варто підставляти в

мегавольтах на ампер а напруги ndash у кіловольтах

43

При визначенні параметрів схем заміщення трифазної групи з

однофазних автотрансформаторів за вищенаведеними формулами необхідно

брати повну номінальну потужність групи а також потроїти втрати короткого

замикання і холостого ходу Можна використати ще інший спосіб всі

параметри брати відповідно для одного автотрансформатора з групи а як

номінальну напругу брати фазну напругу

При паралельній роботі двох трансформаторів їхня загальна схема

заміщення виходить шляхом паралельного зєднання відповідних опорів і

провідностей схем заміщення кожного трансформатора

433 Розрахунок навантаження підстанції Розрахункове

навантаження підстанції (ПС) з боку живильних ліній дорівнює сумі

потужностей навантажень обмоток СН СННАВS і НН НН

НАВS і втрат потужності в

автотрансформаторах ∆SТР

СН ННP НАГР НАГР ТРS S S S= + + ∆ (38)

Втрати потужності у двох автотрансформаторах ПС складаються із

втрат потужності в сталі ∆SСТ і втрат потужності в його обмотках ∆SОБ

TP CT OБS 2 S S 2∆ = ∆ + ∆ (39)

Втрати потужності в сталі одного автотрансформатора визначають з

каталожних даних

H XXCT XX

S I S P j

100

sdot∆ = ∆ + (40)

Втрати потужності в обмотках можна встановити через обчислені за

формулами (29) ndash (35) поздовжні опори променів Ri і Хi загальної для двох

автотрансформаторів схеми заміщення

23i

ОБ i i 2i 1 1H

SS (R jX )

U=

∆ = +sum (41)

44

де Ri й Xi ndash приведені до обмотки ВН параметри i-го променя чи схеми

заміщення Si ndash потік потужності по i-му променю схеми заміщення де

2i

2i

2i QPS += (42)

434 Вибір перерізу проводів повітряної лінії напругою 220 (330) кВ

Такі перерізи вибирають за розрахунковим струмовим навантаженням лінії і

перевіряють за допустимим за умовами нагрівання струму (потужності) і

умовами корони [7 с 156-160]

Розрахункове струмове навантаження ліній (IР) визначають за виразом

5TiP II sdotαsdotα= (43)

де I5 ndash струм лінії на пятий рік її експлуатації αi ndash коефіцієнт що враховує

зміну навантаження по роках експлуатації ліній αТ ndash коефіцієнт що враховує

число годин використання навантаження ТНБ і коефіцієнт її влучення в

максимум навантаження енергосистеми КМ

Значення коефіцієнтів для ПЛ лежать у межах αi = 06 - 16 αТ = 07 -

22 Рекомендації з вибору їхніх значень викладені в [7 с 156-158] При

виконанні завдання можна прийняти αi = 105 αТ = 12 ЛH

P5

nU3

SI

sdotsdot= де nЛ

ndash число паралельно працюючих ліній SР ndash розрахункове навантаження ПС

Переріз проводів ПЛ 220 (330) кВ вибирають за економічними

інтервалами струмових навантажень які залежать від напруги району по

ожеледі матеріалу й кількості кіл опор [7 с 284-286 табл79] У табл П5

наведено економічні інтервали струмових навантажень для сталеалюмінієвих

проводів прийняті в європейській зоні ЄЕС СНД для ПЛ 220 й 330 кВ

Обраний переріз проводу має бути перевірений за допустимим

струмовим навантаженням за нагріванням

ДОППАВЛ IКI sdotle (44)

45

де АВЛI ndash струм післяаварійного режиму при відключенні однієї лінії IДОП ndash

припустимі тривалі струмові навантаження на проводи [7 с 292 табл 712]

значення яких наведені в П6 КП ndash поправочний коефіцієнт на температуру

повітря [7 с 292 табл 713] У завданні прийняти КП = 1

Перевірці за умов корони підлягають повітряні лінії напругою 110 кВ і

вище які прокладають на відмітках вище 1500м над рівнем моря При більш

низьких відмітках що й приймається в завданні перевірку не здійснюють тому

що економічні інтервали підраховані для перерізів рівних або більших

мінімально допустимим за умови корони Так для ПЛ 220 кВ мінімальний

переріз проводу АС-24039 а для ПЛ-330 кВ ndash 2 times АС-24032 Слід

враховувати що на ПЛ-330 кВ застосовується розщеплення фази на два

проводи й граничне економічне струмове навантаження в табл П5 зазначене

на одну фазу а припустимі тривалі струми в табл П6 вказані на один провід

При складанні ескізу розташування проводів на опорі ПЛ

рекомендується скористатися даними наведеними у [8 с 376]

435 Визначення параметрів схеми заміщення Схеми заміщення

використовують в розрахунках сталих режимів електричних систем Звичайно

ПЛ електропередачі представляють П-подібною схемою

При відомих конструктивному виконанні й довжині параметри схеми

заміщення ПЛ визначають в такий спосіб У загальному випадку кожна фаза

ПЛ містить n паралельно зєднаних проводів однієї марки що мають однаковий

погонний опір змінному струму R0 Омкм (див табл П7) Отже поздовжній

активний опір кожної з фаз ПЛ Ом визначається так

n

lRR 0 sdot

= (45)

Наведені в довіднику [7 с 277-278] значення R0 для сталеалюмінієвих

проводів дані при температурі 200С при t ne 200С треба скористатися формулою

)]20t(00401[RR t minus+= (46)

46

Поздовжній індуктивний опір фази ПЛ розраховують у такий спосіб

lХХ 0 sdot= (47)

де Х0 ndash погонний індуктивний опір Омкм для фази ПЛ даного

конструктивного виконання який визначають за формулою

n001570r

Дlg1440Х

Э

СР0 +

sdot= (48)

де

3132312СР ДДДД sdotsdot=

n i1

n

2inЭ arr П

=sdot=

Розміри між фазами ndash Д12 Д23 Д13 і відстані між проводами у фазі ndash а1i

слід брати з ескізу розташування проводів на опорі ПЛ а радіус проводуrn ndash з

табл П7

Погонна ємнісна провідність фази ПЛ Смкм

sdot=minus

Э

Ср

6

О

r

Дlg

10587В (49)

Тоді зосереджені по кінцях лінії провода ємностей у П-подібний схемі

заміщення См складуть

2

2

В О sdot= (50)

Для знаходження активної складової поперечної провідності ПЛ

викорисовують [7] значення сумарних для трьох фаз на 1км лінії питомих втрат

на корону ∆РКО (кВткм) що визначаються при номінальній лінійній напрузі

кВ UН (табл П8)

Оскільки 3O

2HКО 10GUР sdotsdot=∆ де GO ndash погонна активна поперечна

провідність Смкм то

47

2H

3KO

OU

10PG

minussdot∆= (51)

Звідси зосереджені по кінцях лінії активні поперечні провідності См

складуть

2

lG

2

G O sdot= (52)

Користуючись схемою заміщення знаходять втрати потужності в

поперечних провідностях 2у по кінцях лінії при ненормальних значеннях

напруги за формулою

( )2

jBGU

2

yUS

22

ПОПЕРminus=

sdot=∆

lowast

(53)

При виконанні завдання слід враховувати що дві ПЛ включені

паралельно У цьому випадку розрахункові значення параметрів одержують

шляхом паралельного зєднання відповідних поздовжніх опорів і поперечних

провідностей схем заміщення кожної ПЛ

436 Розрахунок параметрів режиму роботи живильної мережі Це

питання досить повно викладене в літературі що рекомендується При

виконанні завдання потрібно виконати один крок ітераційного процесу

розрахунку напруг у вузлах

Напругу на живильному кінці лінії варто вважати заданою і рівною

НОМЛ1 UU = для режимів максимального й мінімального навантажень

Складають схему заміщення для розрахунку режиму мережі (рис 5)

Схема є еквівалентною тому параметри схеми повинні враховувати дві лінії і

два трансформатори

48

Рис 5 - Розрахунок режиму мережі

Розрахунок даного кроку ітераційного процесу роблять у два етапи

1 етап Як перше наближення приймають напругу на приймальному

кінці лінії рівним номінальному HЛ2 UU = Визначають потужність наприкінці

лінії

ПОПЕРPКЛ S2SS ∆+= (54)

Знаходять втрати потужності в лінії за формулою для задання

параметрів наприкінці лінії

( ) ( )( ) ( )Э

ЛЭЛ2Л

2

2КЛ

2КЛ

Л jХRU

QРS ++=∆ (55)

Потужність лінії на початку

ЛКЛ

НЛ SSS ∆+= (56)

2 етап Виконують за формулами для випадку задання параметрів на

початку лінії

U1Л U2

Л

Uснprime

Uннprime

RЛЭ ХЛ

Э

SЛН SЛ

К

2∆Sпопер 2∆Sст R3

Э

R1Э

R2Э

Х2Э

Х3Э

Х1Э

Sнавсн + Sнав

нн + ∆Sобм2 Sнав

сн

Sнавнн

Sнавнн + ∆S3

Sнавсн + ∆S2

49

Визначають складові спадання напруги в лінії

Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12Л1

ЛНЛЛ

НЛ

12U

rQхPU

U

хQrPU

sdotminussdot=δ

sdot+sdot=∆ (57)

Напруга наприкінці лінії

( ) ( )212

2

12Л1

Л2 UUUU δ+∆minus= (58)

За формулами аналогічними (57) і (58) знаходять напруги в точці

розгалуження гілок UР і приведені до ВН напруги на сторонах середньої (UСН1) і

низької (UНН1) напруги

Розрахунок виконують для режиму максимальних і мінімальних

навантажень При розрахунках слід врахувати що навантаження ПС на стороні

НН постійне а на стороні СН змінюється за графіком навантаження (див

рис3)

За результатами розрахунку будують векторну діаграму струмів і напруг

для режимів максимальних і мінімальних навантажень

437 Перед виконанням п7 контрольного завдання треба проробити

тему 3 робочої програми рекомендується вивчити [1 с 496-505 4 с 74-79]

У звязку з тим що графіки навантаження на стороні СН і НН ПС

відрізняються один від одного будуть відрізнятися і графіки навантаження

елементів схеми Так добові графіки навантаження для обмоток СН і НН і

відповідних променів схеми заміщення АТ рівні заданим а для обмотки ВН АТ

і ВЛ добовий графік навантаження буде дорівнювати сумі графіків

навантаження обмоток СН і НН У звязку з цим річні графіки навантаження

для елементів схеми теж будуть різними При виконанні завдання необхідно

побудувати три річних графіки навантаження за тривалістю для обмотки НН

АТ обмотки СН АТ обмотки ВН АТ і ПЛ При побудові слід прийняти

допущення про рівність графіків навантаження для літніх і зимового робочих

днів заданим При цьому тривалість навантаження за рік у годинах можна

50

обчислити помноживши тривалість відповідного навантаження за добу на

число днів у році тобто на 365

З побудованих трьох графіків навантаження за тривалістю визначають

число годин використання максимального навантаження для елементів схеми

int=8760

0 MAXМi dt

S

)t(SТ (59)

Щоб знайти час максимальних втрат для елементів схеми τi східчасту

криву графіка навантаження за тривалістю S(t) перебудовують у квадратичну

тобто будують функцію S2(t) Із квадратичної східчастої кривої знаходять τi

dtS

)t(S2

8760

0 MAXi

ii int

=τ (60)

для відповідних поздовжніх елементів схеми заміщення електропередачі

При обчисленні втрат електроенергії в електропередачі за рік слід

визначити втрати електроенергії які залежать від навантаження ∆Wprime і втрати

електроенергії які не залежать від навантаження ∆WPrime

Втрати енергії що залежать від навантаження визначають як суму втрат

електроенергії в поздовжніх елементах схеми заміщення електропередачі

sum τsdot=prime∆i

i2i

2MAXi

iU

SRW (61)

Втрати енергії що не залежать від навантаження визначають втратами

потужності в сталі автотрансформаторів ndash ∆РХХ і втратами на корону ПЛ

електропередачі ndash ∆РК

8760)lPNPN(W KOЛXXT sdotsdot∆sdot+∆sdot=primeprime∆ (62)

де NЛ й NТ ndash число включених ПЛ й автотрансформаторів (NЛ = 2 NТ = 2)

8760 ndash число годин за рік

51

438 Регулювання напруги В автотрансформаторах 220-330 кВ (табл

П9) регулювання напруги здійснюється за рахунок РПН plusmn 6times2 на стороні СН

Із цією метою на стороні НН можуть бути застосовані додаткові

вольтодобавочні трансформатори лінійні регулятори (ЛГР) або регульовані

джерела реактивної потужності

З розрахунку режиму при максимальних і мінімальних навантаженнях

відома приведена до ВН напруга на шинах СН 1CH1U і 1CH

2U відповідно

Відносне число витків РПН на стороні СН W можна знайти з виразу для

бажаного коефіцієнта трансформації автотрансформатора

21i)W1(U

U

U

iСН

НОМТР

ВННОМТР

СНЖi

CH

ЖТР =+

== (63)

де i = 1 ndash режим максимальних а i = 2 ndash режим мінімальних навантажень

відповідно СНЖiU ndash бажане значення на стороні СН трансформатора в i-му

режимі ВННОМТРU і СН

НОМТРU ndash номінальне значення ВН і СН трансформатора

Отже

1UU

UUW

CHi

CHHOMTP

CHЖi

BHHOMTP

i minussdot

sdot= (64)

Номер відгалуження на якому повинен працювати трансформатор в i-му

режимі

E

100WN

CT

ii

sdot= (65)

де ЕСТ ndash рівень регулювання напруги трансформатора

Отримані номери Ni округляють до найближчих стандартних

52

При виборі значень СНЖiU слід враховувати необхідність зустрічного

регулювання напруги При виконанні завдання можна прийняти

CHHOM

СНЖ1 U)11051(U minus= СН

НОМСНЖ2 UU =

Після вибору відгалужень РПН виконують розрахунок фактичних

значень напруг (СН і НН)

Визначають фактичні коефіцієнти трансформації

( ) НННОМТР

ВННОМТРНВ

ТРCTi

СННОМТР

ВННОМТРCB

iТРU

100EN1U

UК =

sdot+= minusminus (66)

Знаходять фактичну напругу на шинах СН і НН

HBTP

HHiHH

iФАКТCBiTP

CHiСН

iФАКТK

UU

K

UU minusminus ==

53

ДОДАТКИ

Таблиця Д1 ndash Шкала номінальних потужностей силових трансформаторів

Номінальні потужності трансформаторів кВА

10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 hellip hellip hellip hellip і тд

Таблиця Д2 ndash Припустиме тривале струмове навантаження (по нагріванню) кабельних ліній 10 кВ з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією при прокладці в землі

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Припустиме тривале струмове навантаження А

- 75 90 115 140 165 205 240 275 310 355

Таблиця Д3 ndash Економічна щільність струму для кабелів з алюмінієвими жилами й паперовою ізоляцією (для Європейської частини СНД)

Тнб ч 1000-3000 3000-5000 Більше 5000 Щільність струму Амм2 16 14 12

Таблиця Д4 ndash Розрахункові дані на 1км кабельної лінії з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією й вrsquoязким просоченням напругою 10 кВ

Переріз жили мм2

10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активний опір жил R0 при

t=200C Омкм 31

19

4

12

4

08

9

06

2

04

43

03

26

02

58

02

06

01

67

01

29

Індуктивний опір Х0 Омкм -

01

13

00

99

00

925

00

9

00

86

00

83

00

81

00

79

00

77

00

75

54

Таблиця Д5 ndash Економічні інтервали струмових навантажень для

сталеалюмінієвих проводів ПЛ 220-330 кВ при повній номенклатурі перерізів (на два проводи)

Граничне економічне струмове

навантаження на один ланцюг А при перерізі мм2

Напруга кВ Тип і матеріал

опор Район по ожеледі 240 300 400 500

220 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 280 385 480 700

330 Одноланцюгові залізобетон

сталь 1 - 4 500 800 940 1350

Таблиця Д6 ndash Припустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів при температурі повітря +250С (на один провід)

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2

24032 30039 40051 50064

Струм А (поза приміщеннями)

605 710 825 945

Таблиця Д7 ndash Розрахункові дані сталеалюмінієвих проводів марки АС

Номінальний переріз (алюмінійсталь) мм2 24032 30039 40051 50064

Діаметр проводу мм 216 240 275 306

Електричний опір при 200С (на один провід)

Омкм 0121 0098 0075 006

Х0 Омкм (220кВ) 0435 0429 042 0413

Х0 Омкм (330кВ на два проводи)

0331 0328 0323 032

55

Таблиця Д8 ndash Втрати на корону й питому ємнісну провідність

Напруга ПЛ кВ

Номінальний переріз проводу (алюмінійсталь)

мм2

Кількість проводів у

фазі

∆Рк 0 max кВткм

∆Рк 0 min кВткм

b010-6

Смкм

24032 1 27 20 26 30039 1 25 18 264 40051 1 17 13 27

220

50064 1 15 10 274 24032 2 43 32 338 30039 2 34 25 341 40051 2 26 18 346

330

50064 2 19 14 35

Примітка Для України слід приймати проміжні значення втрат

56

Таблиця Д9 ndash Каталожні дані автотрансформаторів

Uн обмоток кВ Uк ∆Рк з кВт

Тип

МВ

sdotА

ВН

СН

НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

ВН

-СН

ВН

-НН

СН

-НН

∆Рх

хкВт

I хх

АТДЦТН-63000220110

63 230 121 11 11 357 219 215 - - 45 05

АТДЦТН-125000220110

125 230 121 11 11 31 19 305 - - 65 05

АТДЦТН-200000220110

200 230 121 11 11 32 20 430 - - 125 05

АТДЦТН-250000220110

250 230 121 105 115 334 208 520 - - 145 05

АТДЦТН-125000330110

125 330 115 105 10 35 24 370 - - 115 05

АТДЦТН-200000330110

200 330 115 105 10 34 225 600 - - 180 05

АОДЦТН-133000330220

133

3

330

3

220 105 9 604 485 280 125 105 55 015

Примітки 1) Потужність обмотки НН становить 50 за винятком автотрансформаторів 330 кВ потужністю 200 250 й 133 МВА для яких вона складає 40 25 й 25 номінальної відповідно

2) Регулювання напруги здійснюється на стороні СН за рахунок РПНplusmn6times2

57

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна

1 Идельчик ВИ Электрические системы и сети Учебник для вузов -

М Энергоатомиздат 1989 - 592 с

2 Электрические системы Под ред ВА Веникова В 7 т - Т2

Электрические сети - М Высш шк 1971 - 440 с

3 Петренко ЛИ Электрические сети Сборник задач - Киев Высш

шк 1985 - 271 с

4 Сендерович ГА Електричні системи й мережі короткий конспект

лекцій за курсом ldquoЕлектричні системі й мережіrdquo Харків ХДАМГ 2003 - 73 с

5 Проектирование систем электроснабжения Уч пособие ОГГриб

АЛ Ерохин ГА Сендерович КА Старков - Харьков ХГАГХ 2002 - 185 с

Додаткова

6 Электрические сети энергетических систем ВА Боровиков ВК

Косарев ГА Ходот - Л Энергия 1977 - 391 с

7 Неклепаев БН Электрическая часть электрических станций и

подстанций Учебник для вузов - М Энергоатомиздат 1986 - 640 с

8 ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах

электроснабжения общего назначения Межгосударственный совет по

стандартизации метрологи и сертификации - Минск 1997 - 30 с

9 Справочник по проектированию электроэнергетических систем

Под ред СС Рокотяна и ИМ Шапиро - М Энергоатомиздат 1985 - 352 с

10 Электротехнический справочник В 3т Кн 1 Под общей ред

профессоров МЭИ - М Энергоатомиздат 1988 - 880 с

58

Навчальне видання

Методичні вказівки до самостійного вивчення курсу laquoЕлектричні системи

та мережіraquo та виконання контрольних завдань (для студентів 3 курсу денної і

3-4 курсів заочної форм навчання та слухачів другої вищої освіти за напрямом

підготовки 6050701 laquoЕлектротехніка та електротехнологіїraquo)

Укладачі Сендерович Геннадій Аркадійович

Довгалюк Оксана Миколаївна

Калюжний Дмитро Миколайович

Відповідальний за випуск О Г Гриб

Редактор М З Алябrsquoєв

План 2007 поз 138 М

Підп до друку 01022007 р Формат 60х84 116

Друк на ризографі Ум друк арк 25

Тираж 100 пр Зам

Видавець і виготовлювач Харківська національна академія міського господарства

вул Революції 12 Харків 61002 Електронна адреса rectoratksamekharkovua

Свідоцтво субrsquoєкта видавничої справи ДК 731 від 19122001

Page 17: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 18: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 19: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 20: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 21: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 22: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 23: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 24: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 25: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 26: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 27: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 28: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 29: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 30: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 31: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 32: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 33: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 34: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 35: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 36: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 37: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 38: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 39: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 40: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 41: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 42: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 43: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 44: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 45: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 46: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 47: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 48: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 49: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 50: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 51: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 52: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 53: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 54: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 55: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 56: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 57: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали
Page 58: «ЕЛЕКТРИЧНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ» · 2013. 7. 10. · елементів і умов роботи . Основні відомості про матеріали